【発明の詳細な説明】
官能基密度制御ポリアミンとその製造方法
発明の背景
本発明はオレフィン性不飽和を含む官能基密度制御ポリアミン(contro
lled functional density polyamines)に
関する。1側面において、本発明は制御された量のペンダント(pendant
)第3アミン及びペンダント第2アミン基をもつ官能基密度制御ポリアミンの製
造に関する。別の側面において、本発明は制御された量の2種の異なるペンダン
ト第3アミン基をもつ官能基密度制御ポリアミンの製造に関する。更に別の側面
において、本発明はオレフィン性不飽和を含む出発ポリマー中の炭素−炭素二重
結合の選択的反応によるオレフィン性不飽和を含む官能基密度制御ポリアミンの
製造に関する。
オレフィンを水素、一酸化炭素及び第1又は第2アミンと反応させてアミンを
製造する原理は知られている。種々の触媒を使用してこの原理を具体化する種々
の方法が報告
されている。このような方法は一般にアミノメチル化反応と呼ばれる。
J.Org.Chem.,47,445(1982)においてJachimo
wiczらはオレフィンからアミンへの有効且つ一般的な1段階変換を考案する
試みで使用した種々のアプローチを開示している。触媒としてペンタカルボニル
鉄、酸化ロジウム、ルテニウム/鉄カルボニル及びイリジウム触媒が挙げられて
いる。
米国特許第4,297,481号は、少なくとも2個のレービル(labil
e)水素が窒素原子に結合したモノマー窒素化合物、少なくとも2個のオレフィ
ン基を含むモノマー炭化水素化合物、一酸化炭素及び水を触媒量のロジウム含有
化合物の存在下で接触させることにより、アミノ/アミド窒素をポリマー主鎖(
backbone)に含む高分子ポリアミン/アミドを形成する方法を開示して
いる。この発明はアンモニア又は第1アミンの使用を記載しているが、ペンダン
ト第2アミン基のみをもつポリマーは製造していないし、ペンダント第2及び第
3アミン基の量を制御可能なポリマーも製造していない。ペンダントアミン及び
アミド基をもつポリマーの製造は米国特許第4,312,
965号に記載されている。これらのポリマーは高分子ポリオレフィン、一酸化
炭素、水、及びアンモニアや第1又は第2アミンなどの窒素化合物から製造され
る。ここでもロジウム又はロジウム含有化合物が触媒として用いられている。し
かし、この発明に記載されたポリマーはアミン取込度が低く、第1アミンを出発
材料として使用する場合には第3アミン基が大半を占め、ペンダント第2及び第
3アミン基の量を制御することができない。
米国特許第4,503,217号はルテニウム含有触媒を含む触媒系と、生成
物ポリアミンを容易に分離できるように2相液体生成物を提供するジメチルホル
ムアミド−アルカン混合溶剤の存在下でポリブタジエン、アンモニア及び第1又
は第2アミン、一酸化炭素並びに水素から高分子ポリアミンを製造する方法を教
示している。この発明で第1アミンを使用する場合には、ビニル基しか官能化さ
れず、アミン含有ポリマーの収率は低く、得られるポリマーは有機溶剤に不溶性
である。
米国特許第4,657,984号は触媒としてルテニウム又はロジウムホスフ
ィンを使用して一酸化炭素、水素、高分子オレフィン及び第2アミンから高分子
ポリ(第3ア
ミン)を製造する方法を開示している。この特許は、これらの特定触媒を使用す
ると反応が助長され、ひいては内部及びビニルオレフィン基の官能化が助長され
ると述べている。
このように、高分子第2及び第3ポリアミンの製造に関する従来技術は、種々
の条件下で種々の触媒を使用してビニルオレフィンと内部オレフィンを反応させ
得るアミノメチル化反応を教示している。しかしながら、アミノメチル化従来技
術はポリアルデヒド又はポリアルデヒドから製造されるポリアミンの官能化度即
ち官能基密度、特に種々のアミンペンダント基の量の制御方法について何ら教示
していないので、これらの反応はヒドロホルミル化及び還元的アミノ化の反応シ
ーケンスとは著しく異なる。
より温和な反応条件を使用して、その結果、制御された量のペンダント第3ア
ミン及びペンダント第2アミン基、又は制御された量の2種の異なるペンダント
第3アミン基を含む官能基密度の高いポリマーを生じ、有機溶剤に可溶性のポリ
マーを生成する、残留反応性炭素−炭素二重結合を含む官能基密度制御ポリアミ
ンの製造方法が実現されるならば極めて望ましいことである。
本発明の方法により製造されるポリアミンはゴム薬品で有用であり、例えば硬
化中に危険な揮発性物質を放出しないポリマー結合硬化促進剤、ある成分から別
の成分に移動できない高分子補助活性剤(co−activators)、及び
ゴム製品(例えばタイヤ)から浸出する傾向が著しく低いポリマー結合酸化防止
剤及び/又はオゾン亀裂防止剤などに用いられる。本発明の方法により製造され
る制御された量のペンダント第3アミン基及びペンダント第2アミン基をもつポ
リアミンは、ウレタン/尿素材料、コーティング、接着剤、シーラントにも有用
であり、該ポリアミンがペンダント第2アミン基を含む場合には第3アミンに利
用できない結合を介する三次元的網状構造の構築にも有用である。
発明の概要
本発明の1目的は、オレフィン性不飽和を含む官能基密度制御ポリアミンの製
造方法を提供することである。本発明の別の目的は、制御された量のペンダント
第3及び第2アミン基又は制御された量の2種の異なる第3アミン基を含み且つ
ペンダント第2アミン基から誘導される第3アミン基を実質的に含まず、有機溶
剤に可溶性の官能基密度の
高いポリマーを生成する、効率的で商業的に実施可能な、温和な反応条件を使用
して行う残留反応性炭素−炭素二重結合を含む官能基密度制御ポリアミンの製造
方法を提供することである。本発明の更に別の目的は、硬化促進剤、高分子補助
活性剤及び酸化防止剤/オゾン亀裂防止剤などのゴム薬品用途で使用するための
官能基密度制御ポリアミンの製造方法を提供することである。
本発明によると、制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量のペ
ンダント第2アミン又は異なった第3アミン基を含むポリアミンの製造方法が提
供され、該方法は、(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)ア
ルカリ金属ホウ水素化物(alkali metal borohydride
)の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のペンダントアルデヒド基及
び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリアルデヒドを第1の第2アミンと接触さ
せて、第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比がポリアルデヒド中のアル
デヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に実質的に等しいポリ(第3アミン)
を生成する段階と、ヒドロホルミル化触媒の存在下にヒドロホルミル化条件下で
反応性炭素−炭素二重結合を含
むポリ(第3アミン)を一酸化炭素及び水素と接触させて、制御された量のアル
デヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)を生成する段
階と、(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホ
ウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のアルデヒド基及び
反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)を第1アミン又は第2の第
2アミンと反応させて、第2アミン基又は第2の第2アミンから誘導される第3
アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比が制御された量のアルデヒド基及び反
応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)中のアルデヒド基と反応性炭
素−炭素二重結合の比に実質的に等しいポリアミンを生成する段階とを含み、但
し制御された量のアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3
アミン)の還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で第1アミンを
用いて実施される場合には、第1アミンは立体障害脂肪族もしくは脂環式第1ア
ミン又は芳香族第1アミンである。1態様において、還元的アミノ化は一酸化炭
素の存在下で実施される。別の態様において、ポリアルデヒドは、オレフィン性
不飽和を含むポリマーをヒドロホルミル
化触媒の存在下で一酸化炭素及び水素と接触させることにより生成される。更に
別の態様において、制御された量のアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合
を含むポリアルデヒド又はポリ(第3アミン)中のアルデヒド基の量は、ヒドロ
ホルミル化中に一酸化炭素と水素の消費を制御することにより制御される。
更に本発明によると、制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量
のペンダント第2アミン又は異なった第3アミン基を含むポリアミンの製造方法
が提供され、該方法は、(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2
)アルカリ金属ホウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量の
ペンダントアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリアルデヒドを
、還元的アミノ化すべきペンダントアルデヒド基の百分率に依存する量の第1の
第2アミンと接触させて、ポリ(第3アミン)中のペンダント第3アミン基及び
ペンダントアルデヒド基の和と反応性炭素−炭素二重結合の比がポリアルデド中
のペンダントアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に実質的に等しくな
るように、制御された量のペンダント第3アミン基、制御された量のペンダント
アルデヒ
ド基及び制御された量の反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)を
生成する段階と、(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アル
カリ金属ホウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下でポリ(第3アミン)を
第1アミン又は第2の第2アミンと接触させて、第2アミン基又は第2の第2ア
ミンから誘導される第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比がポリ(第3
アミン)中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に実質的に等しいポ
リアミンを生成する段階とを含み、但し還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素
化物の存在下で第1アミンを用いて実施される場合には、第1アミンは立体障害
脂肪族もしくは脂環式第1アミン又は芳香族第1アミンである。1態様において
、還元的アミノ化は一酸化炭素の存在下で実施される。別の態様において、ポリ
アルデヒドは、オレフィン性不飽和を含むポリマーをヒドロホルミル化触媒の存
在下で一酸化炭素及び水素と接触させることにより生成される。更に別の態様に
おいて、ポリアルデヒドの官能基密度、即ちオレフィン性不飽和を含むポリマー
中でアルデヒド基にヒドロホルミル化される炭素−炭素二重結合のモル百分率は
、ヒドロホルミル化中に一酸化炭素
と水素の消費を制御することにより制御される。
更に本発明によると、制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量
のペンダント第2アミン基を含むポリアミンの製造方法が提供され、該方法は、
(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホウ水素
化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のペンダントアルデヒド基
及び炭素−炭素二重結合を含むポリアルデヒド、第1の第2アミン及び第1アミ
ンを接触させて、第3アミン基及び第2アミン基数の和と反応性炭素−炭素二重
結合の比がポリアルデヒド中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に
実質的に等しいポリ(第2/第3アミン)を生成する段階を含み、第1の第2ア
ミンと第1アミンのモル比は第1の第2アミンと第1アミンの相対反応性及びペ
ンダント第3アミン及びペンダント第2アミン基の所望の制御された量に依存し
、但し還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で実施される場合に
は、第1アミンは立体障害脂肪族もしくは脂環式第1アミン又は芳香族第1アミ
ンである。1態様において、還元的アミノ化は一酸化炭素の存在下で実施される
。別の態様において、ポリアルデヒドは、ヒドロホルミル化
触媒の存在下でオレフィン性不飽和を含むポリマーを一酸化炭素及び水素と接触
させることにより生成される。更に別の態様において、ポリアルデヒド中のアル
デヒド基の量は、ヒドロホルミル化中に一酸化炭素と水素の消費を制御すること
により制御される。
更に本発明によると、反応性炭素−炭素二重結合をもつオレフィン性不飽和を
含むポリマーの反復単位から誘導される反復単位と、オレフィン性不飽和を含む
同一ポリマーで且つヒドロホルミル化され、ペンダント第2アミン及び第3アミ
ン基を生成するように還元的アミノ化されたポリマーの反復単位から誘導される
反復単位とを含むポリアミンが提供され、ポリアミンの官能基密度は2〜約90
モル%であり、ペンダント第3アミン基をもつ反復単位数は、ペンダント第3及
び第2アミン基をもつ反復単位数の和の約5〜約95%であり、但しペンダント
第2アミン基をもつ反復単位及びペンダント第3アミン基をもつ反復単位の数は
、反応性炭素−炭素二重結合を含む反復単位とペンダント第2及び第3アミン基
を含む反復単位の数の和の各々少なくとも1%である。
更に本発明によると、反応性炭素−炭素二重結合をもつ
オレフィン性不飽和を含むポリマーの反復単位から誘導される反復単位と、オレ
フィン性不飽和を含む同一ポリマーであり且つヒドロホルミル化され、2種の異
なる第3アミン基をもつ反復単位を生成するように還元的アミノ化されたポリマ
ーの反復単位から誘導される反復単位とを含むポリアミンが提供され、ポリアミ
ンの官能基密度は2〜約90モル%であり、第2アミンの一方から誘導されるペ
ンダント第3アミン基をもつ反復単位の数は、ペンダント第3アミン基をもつ反
復単位の数の合計の約5〜約95%であり、但し第1の第2アミンから誘導され
るペンダント第3アミン基をもつ反復単位の数及び第2の第2アミンから誘導さ
れるペンダント第3アミン基をもつ反復単位の数は、反応性炭素−炭素二重結合
をもつオレフィン性不飽和を含む反復単位とペンダント第3アミン基をもつ反復
単位の数の和の各々少なくとも1%である。
発明の詳細な説明
本発明の第1の態様は、制御された量のペンダント第3アミン基と制御された
量のペンダント第2アミン又は異なった第3アミン基を含むポリアミンの製造方
法に関し、該方法は、(a)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触
媒又は(2)アルカリ金属ホウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御
された量のペンダントアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリア
ルデヒドを第1の第2アミンと接触させて、第3アミン基と反応性炭素−炭素二
重結合の比がポリアルデヒド中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比
に実質的に等しいポリ(第3アミン)を生成する段階と、(b)ヒドロホルミル
化触媒の存在下にヒドロホルミル化条件下で反応性炭素−炭素二重結合を含むポ
リ(第3アミン)を一酸化炭素及び水素と接触させて、制御された量のアルデヒ
ド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)を生成する段階と
、(c)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属
ホウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のアルデヒド基及
び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)を第1アミン又は第2の
第2アミンと反応させて、第2アミン基又は第2の第2アミンから誘導される第
3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比が制御された量のアルデヒド基及び
反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)中のアルデヒド基と反応性
炭素−炭素二重結合の比に実質的に
等しいポリアミンを生成する段階とを含み、但し(c)の還元的アミノ化がアルカ
リ金属ホウ水素化物の存在下で第1アミンを用いて実施される場合には、第1ア
ミンは立体障害脂肪族もしくは脂環式第1アミン又は芳香族第1アミンである。
本発明の第1の態様の方法によると、(a)のポリアルデヒドはオレフィン性
不飽和を含むポリマーをヒドロホルミル化触媒の存在下で一酸化炭素及び水素と
接触させることにより生成される。また、還元的アミノ化が水素とルテニウム含
有イミン水素化触媒の存在下で実施される場合には、(a)又は(c)の還元的
アミノ化は場合により一酸化炭素の存在下で実施され得る。還元的アミノ化中に
一酸化炭素が存在する場合、一酸化炭素と水素のモル比は約0.15:1未満、
好ましくは約0.1:1未満、最適には約0.05:1未満である。
本発明の第2の態様は制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量
のペンダント第2アミン又は異なった第3アミン基を含むポリアミンの製造方法
に関し、該方法は、(a)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(
2)アルカリ金属ホウ水素化物の存在下に還元的
アミノ化条件下で制御された量のペンダントアルデヒド基及び反応性炭素−炭素
二重結合を含むポリアルデヒドを、還元的アミノ化すべきペンダントアルデヒド
基の百分率に依存する量の第1の第2アミンと接触させて、ポリ(第3アミン)
中のペンダント第3アミン基及びペンダントアルデヒド基の和と反応性炭素−炭
素二重結合の比がポリアルデド中のペンダントアルデヒド基と反応性炭素−炭素
二重結合の比に実質的に等しくなるように、制御された量のペンダント第3アミ
ン基、制御された量のペンダントアルデヒド基及び制御された量の反応性炭素−
炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)を生成する段階と、(b)(1)水素と
ルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホウ水素化物の存在下
に還元的アミノ化条件下で(a)のポリ(第3アミン)を第1アミン又は第2の
第2アミンと接触させて、第2アミン基又は第2の第2アミンから誘導される第
3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比が(a)のポリ(第3アミン)中の
アルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に実質的に等しいポリアミンを生
成する段階とを含み、但し(b)の還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物
の存在下で第1アミンを用いて実施さ
れる場合には、第1アミンは立体障害脂肪族もしくは脂環式第1アミン又は芳香
族第1アミンである。
本発明の第2の態様の方法によると、ポリアルデヒドは、オレフィン性不飽和
を含むポリマーをヒドロホルミル化触媒の存在下で一酸化炭素及び水素と接触さ
せることにより生成される。また、(a)又は(b)の還元的アミノ化が水素と
ルテニウム含有イミン水素化触媒の存在下で実施される場合には、還元的アミノ
化は場合により一酸化炭素の存在下で実施され得る。還元的アミノ化中に一酸化
炭素が存在する場合、一酸化炭素と水素のモル比は約0.15:1未満、好まし
くは約0.1:1未満、最適には約0.05:1未満である。
本発明の第3の態様は制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量
のペンダント第2アミン基を含むポリアミンの製造方法に関し、該方法は、(a
)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホウ水
素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のペンダントアルデヒド
基と炭素−炭素二重結合を含むポリアルデヒド、第1の第2アミン及び第1アミ
ンを接触させて、第3アミン基及び第2アミン基数の和と反応
性炭素−炭素二重結合の比がポリアルデヒド中のアルデヒド基と反応性炭素−炭
素二重結合の比に実質的に等しいポリ(第2/第3アミン)を生成する段階を含
み、第1の第2アミンと第1アミンのモル比は第1の第2アミンと第1アミンの
相対反応性及びペンダント第3アミン及びペンダント第2アミン基の所望の制御
された量に依存し、但し還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で
実施される場合には、第1アミンは立体障害脂肪族もしくは脂環式第1アミン又
は芳香族第1アミンである。
本発明の第3の態様の方法によると、ポリアルデヒドはオレフィン性不飽和を
含むポリマーをヒドロホルミル化触媒の存在下で一酸化炭素及び水素と接触させ
ることにより生成される。また、還元的アミノ化が水素とルテニウム含有イミン
水素化触媒の存在下で実施される場合には、還元的アミノ化は場合により一酸化
炭素の存在下で実施され得る。還元的アミノ化中に一酸化炭素が存在する場合、
一酸化炭素と水素のモル比は約0.15:1未満、好ましくは約0.1:1未満
、最適には約0.05:1未満である。
本発明により製造されたポリアミンは容易に回収でき、ゴム薬品、ウレタン/
尿素材料、コーティング、接着剤、
シーラントに好適であり、ポリアミンがペンダント第2アミン基を含む場合には
第3アミンに利用できない結合を介する三次元網状構造の構築にも好適である。
本発明の第4の態様は、式:
(式中、P1を含む反復単位及びP2を含む反復単位は、ヒドロホルミル化及び還
元的アミノ化されたオレフィン性不飽和を含むポリマーの反復単位を表し、P3
は反応性炭素−炭素二重結合をもつオレフィン性不飽和を含む同一ポリマーの反
復単位を表し、R、R’及びR”は独立して脂肪族基、芳香族基、脂環式基、置
換脂肪族基、置換芳香族基及び置換脂環式基から構成される群から選択され、P1
を含む反復単位とP2を含む反復単位の和は、P1を含む反復単位とP2を含む反
復単位とP3反復単位の和の約2〜約90%であり、P2を含む反復単位の数はP1
を含む反復単位とP2を含む反復単位の数の和の約5〜約95%であり、
但しP1を含む反復単位とP2を含む反復単位の数はP1を含む反復単位とP2を含
む反復単位とP3反復単位の数の和の各々少なくとも1%である)の反復単位を
含むポリアミンに関する。
置換脂肪族、芳香族及び脂環式基の置換基は、
(式中、R1、R2、R3、R5及びR6は独立して水素、脂肪族基、芳香族基及び
脂環式基から構成される群から選択され、但しR1及びR2の少なくとも一方とR5
及びR6の少なくとも一方は水素以外のものであり、R4は脂肪族基、芳香族基
及び脂環式基から構成される群から選択され、mは0〜4の整数であり、nは1
〜7の整数である)及びその混合物から構成される群から選択される。
本発明により製造されるポリアミンは式:
の反復単位を本質的に含まず、換言するならばペンダントアルデヒド基を含むポ
リアルデヒド又はポリ(第3アミン)中のアルデヒド基の本質的に全部が還元的
アミノ化中にアミン基に変換される。更に、本発明により製造されるポリアミン
が式:
のペンダント第2アミン基を含むとき、ポリアミンは式:
(式中、R’は脂肪族基、芳香族基、脂環式基、置換脂肪族基、置換芳香族基及
び置換脂環式基及びその組み合わせから構成される群から選択される)の反復単
位を本質的に含まず、換言するならばポリアミンはペンダント第2アミン基から
誘導される第3アミン基を本質的に含まない。
本発明の第5の態様は式:
(式中、P1を含む反復単位及びP2を含む反復単位は、ヒドロホルミル化及び還
元的アミノ化されたオレフィン性不飽和を含むポリマーの反復単位を表し、P3
は反応性炭素−炭素二重結合をもつオレフィン性不飽和を含む同一ポリ
マーの反復単位を表し、R、R’、R”及びR’”は独立して脂肪族基、芳香族
基、脂環式基、置換脂肪族基、置換芳香族基及び置換脂環式基から構成される群
から選択され、但し−NRR’は−NR”R’”と異なり、P1を含む反復単位
とP2を含む反復単位の和は、P1を含む反復単位とP2を含む反復単位とP3反復
単位の和の2〜約90%であり、P1を含む反復単位の数はP1を含む反復単位と
P2を含む反復単位の数の和の約5〜約95%であり、但しP1を含む反復単位と
P2を含む反復単位の数はP1を含む反復単位とP2を含む反復単位とP3反復単位
の数の和の各々少なくとも1%である)の反復単位を含むポリアミンに関する。
置換脂肪族、芳香族及び脂環式基の置換基は上記に定義した通りである。ヒドロホルミル化
本発明によると、ポリアミンは本発明により製造したオレフィン性不飽和を含
むポリマー又は反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)をヒドロホ
ルミル化することにより得られるアルデヒド官能化ポリマーから製造される。
本発明の方法で有用なオレフィン性不飽和を含むポリマーは、複数の炭素−炭
素二重結合をもつC4−C10モノマー(例えばブタジエン、イソプレン、シクロ
ペンタジエン)、シクロペンタジエン、1,3−ペンタジエン、1,4−ペンタ
ジエン、1,3−ヘキサジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン
、2,4−ヘキサジエン、1,3,5−ヘキサトリエン等のダイマーから形成さ
れるホモポリマーであり得る。本発明で使用されるオレフィン性不飽和を含むポ
リマーは、その異性立体配置の任意のものであり得る。例えばポリブタジエンの
場合には、シス−1,4、トランス−1,4もしくはトランス−1,2配置又は
その混合物であり得る。更に、本発明の方法で有用なポリマーは炭素−炭素二重
結合を含むポリマーセグメントを形成することが各々可能な2種以上のモノマー
化合物から形成されるコポリマーでもよく、例えばポリブタジエンセグメントを
もつコポリマー、具体的には例えばポリ(ブタジエン−イソプレン)、ポリ(ブ
タジエン−1,4−ペンタジエン)等のコポリマーである。
本発明の方法で有用なオレフィン性不飽和を含むポリマーは、オレフィンを含
むポリマーセグメントを生成するこ
とが可能な上記のような少なくとも1種のモノマーと、オレフィンを含むポリマ
ーセグメントを形成しない少なくとも1種の共重合性ビニルモノマー[例えばア
クリルアミド、アクリロニトリル、スチレン、アクリレート、アルキルビニルエ
ーテル、アルキルビニルケトン等及びその混合物並びにこのようなモノマーのC1
−C20ヒドロカルビル誘導体(例えばα−メチルスチレン、メチルアクリレー
ト等)]から形成されるコポリマーでもよい。このような材料は周知の通り、ラ
ジカル、カチオン又はアニオン重合法により慣用方法で形成される。これらのポ
リマーは、ポリ(ブタジエン−アクリロニトリル)、ポリ(ブタジエン−スチレ
ン)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、エチレン−プ
ロピレン−ジエン(EPDM)ポリマーなど多種多様のものを市販品として容易
に入手できる。オレフィン性不飽和を含むポリマーは、生成されるポリマーが所
望のポリアルデヒド生成物の活性前駆物質として機能するために十分な量の炭素
−炭素二重結合を含む限り、任意の所望の程度までオレフィンを含まないモノマ
ー基を用いて形成することができる。
本発明の方法で有用なオレフィン性不飽和を含むポリマ
ーは、枝分かれ、異性化等により残留炭素−炭素二重結合を含むポリマー材料を
生成するオレフィン性モノマー(例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1
−ペンテン、1−ヘキセン、2−メチル−1−プロペン、3−メチル−1−ペン
テン、4−メチル−1−ペンテン、3,3−ジメチル−1−ブテン、2,4,4
−トリメチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ヘキセン、3−メチル−1−ブ
テン等)から形成することもできる。
オレフィン性不飽和を含む適切なポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリブテン、ポリブタジエン及びポリオクテン等のホモポリマー;ポリ
(エチレンプロピレン)、ポリ(エチレンオクテン)、ポリ(エチレンイソブチ
レン)、ポリ(エチレン−1−ブテン)、ポリ(エチレンヘキセン)及びポリ(
プロピレンオクテン)等のオレフィンのコポリマー;オレフィンと少なくとも1
種の共重合性モノオレフィンモノマーのコポリマー、例えば2種以上のオレフィ
ンとジエンモノマーのコポリマー、具体的にはポリ(エチレンプロピレンジエン
モノマー)(EPDM)、ポリ(エチレンビニルアセテート)、ポリ(エチレン
ビニルアルコール)、ポリ(エチレンエチルアクリ
レート)、ポリ(プロピレンメチルアクリレート)、ジエンとアクリロニトリル
のコポリマー(例えばブタジエンとアクリロニトリルのコポリマー)等が挙げら
れる。
満足なジエンモノマーとしては、1,4−ヘキサジエン、2−メチル−2,4
−ペンタジエン、1,4,9−デカトリエン及び11−エチル−1,11−トリ
デカジエン等の直鎖(非環式)ジエン;1,5−シクロオクタジエン等の単環式
ジエン;5−エチリデンノルボルネン(ENB)、5−メチレン−2−ノルボル
ネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン及び2−メチル−ビシクロ−(
2.2.1)−2,5−ヘプタジエン等のジエン;ビシクロ−(4.3.0)−
3,7−ノナジエン、5−メチル−ビシクロ−(4.3.0)−3,7−ノナジ
エン、5,6−ジメチル−ビシクロ−(4.3.0)−3,7−ノナジエン及び
ビシクロ−(3.2.0)−2,6−ヘプタジエン等の縮合環二環式ジエン;4
−ビニルシクロヘキセン、1,2−ジビニルシクロブタン及び1,2,4−トリ
ビニルシクロヘキサン等のアルケニル置換単環式ジエン;及びジシクロペンタジ
エン(DCPD)等の三環式ジエンが挙げられる。本発明の実施で使用するのに
適したEPDMゴムのグレー
ドは市販されている。Rubber World Blue Book 197
5 Ed.,Materials and Compounding Ingr
edients for Rubber,pp 406−410。好適EPDM
ゴムはUniroyal Chemical Company,Inc.,Mi
ddlebury,CTから商品名Trilene(登録商標)で市販されてお
り、例えばTrilene(登録商標)66及び67(ENBジエンモノマー)
、Trilene(登録商標)55及び65(DCPDジエンモノマー)などが
ある。他の好適EPDMゴムとしては、ジエンモノマーが5−イソプロピリデン
−2−ノルボルネンであるものが挙げられる。特に必要ではないが、このような
EPDMゴムにおけるエチレンとプロピレンの比は約40/60〜約50/50
の範囲が好ましい。
本発明で有用なオレフィン性不飽和を含む好適ポリマーはポリブタジエンとポ
リ(エチレンプロピレンジエンモノマー)である。
ヒドロホルミル化反応を受けるために、オレフィン性不飽和を含むポリマー又
は反応性炭素−炭素二重結合を含む
ポリ(第3アミン)はある程度の不飽和を含まなければならず、即ち合成ガス(
一酸化炭素と水素)がアルデヒド(−CHO)基を形成する部位である炭素−炭
素二重結合を含まなければならない。この不飽和はポリマーの主鎖及び/又はそ
のペンダント(例えばEPDMポリマーの場合)に存在し得る。好ましくは、オ
レフィン性不飽和を含むポリマー中の不飽和度は1ポリマー鎖(又は分子)当た
り1個の炭素−炭素二重結合から4炭素原子当たり約1個の炭素−炭素二重結合
までの範囲である。ポリマーの不飽和度の測定方法は周知である。例えば、不飽
和度はASTM D−1638−59Tにより測定することができる。赤外分光
法又は1H NMRを用いて不飽和度を測定することもできる。この方法はWi
llardら,Instrumental Methods of Analy
sis,第5及び6章,Van Nostrand Co.,Inc.,Pub
lishers(1965)に記載されているような周知方法により実施するこ
とができる。あるいは、周知滴定方法も使用できる。不飽和度の好適測定方法は1
H NMRである。
オレフィン性不飽和を含む適切なポリマーは約300〜
約250,000、好ましくは約600〜約150,000、最適には約100
0〜約15,000の重量平均分子量(Mw)をもつポリマーである。
オレフィン性不飽和を含むポリマー又は反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ
(第3アミン)を溶融相として又は不活性溶剤に溶解して一酸化炭素及び水素と
混合する。溶剤を使用しない場合には、特定ポリマーに対応するガラス転移温度
(Tg)よりも高温までポリマーを加熱した後、一酸化炭素と水素を加えて混合
する。不活性溶剤を使用する場合には、ポリマーを溶剤に溶かした後、一酸化炭
素と水素を加えて混合する。ポリマーを溶かすのに適した不活性溶剤としてはト
ルエン及びトルエン/ジメチルホルムアミド混合物が挙げられる。
水素及び一酸化炭素は、水素と一酸化炭素のモル比が約1:3〜約3:1、好
ましくは約1:2〜約2:1、最適には約1:1となるようにポリマーと混合す
る。反応の全工程中、水素と一酸化炭素を本質的に初期モル比に維持するのが好
ましい。
一酸化炭素と水素の添加後、適切な触媒を混合物に加える。あるいは、水素と
一酸化炭素を加える前に触媒をポリ
マーと接触させてもよい。オレフィン性不飽和を含むポリマーをヒドロホルミル
化するのに適切な触媒の非限定的な例はVIII族金属触媒である。好適VIII族金属
はロジウム(I)である。適切なロジウム(I)触媒の例としては、ジカルボニ
ルアセチルアセトナートロジウム(I)(Rh(CO)2AcAc)、シクロオ
クタジエントリフルオロアセチルロジウム(I)ダイマー([Rh(COD)(
O2CCF3)]2)、RhH(CO)(PPh3)3等が挙げられる。好適ヒドロ
ホルミル化触媒はRh(CO)2AcAcとRhH(CO)(PPh3)3である
。
ヒドロホルミル化反応は一酸化炭素/水素雰囲気下で実施される。ヒドロホル
ミル化反応中の一酸化炭素/水素の圧力は約50psig〜約1000psig
、好ましくは約200psig〜約1000psigである。ヒドロホルミル化
反応の温度は約25℃〜約200℃、好ましくは約50℃〜約150℃、最適に
は約80℃〜約120℃である。ヒドロホルミル化反応中に生成されるペンダン
トアルデヒド基を含むポリアルデヒド又はポリ(第3アミン)の官能基密度は、
オレフィン性不飽和を含む出発ポリマー又は反応性炭素−炭素二重結合を含むポ
リ(第3アミン)
中に存在する不飽和度に関連する一酸化炭素と水素の量により異なる。ポリアル
デヒドの官能基密度は、ヒドロホルミル化反応中の一酸化炭素/水素ガス取込を
測定することにより制御される。こうしてオレフィン性不飽和を含むポリマー又
は反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)上に位置するアルデヒド
の量を測定及び制御することができる。所望の官能基密度に達したら反応を停止
できる。
ヒドロホルミル化触媒、特にロジウム(I)触媒は金属ロジウムで換算してオ
レフィン性不飽和を含むポリマー106部当たり約200部未満の割合でヒドロ
ホルミル化反応に使用される。従って、ヒドロホルミル化反応は経済的に実施す
ることができ、即ち触媒費用が安価で比較的温和な条件で実施できる。
本発明の方法は、オレフィン性不飽和を含むポリマー中でアルデヒド基にヒド
ロホルミル化される炭素−炭素二重結合のモル%として官能基密度を表した場合
にポリアルデヒドの官能基密度を2モル%から約90モル%までの範囲で制御す
ることができる。本発明の方法はポリアルデヒドの官能基密度を上記範囲内で任
意の値に制御できるが、約
10モル%〜約85モル%の範囲の官能基密度とするのが好ましい。同様に、反
応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)をヒドロホルミル化する場合
には、本発明の方法はポリ(第3アミン)の合計官能基密度が2モル%〜約90
モル%となるように、ポリ(第3アミン)中の利用可能な反応性炭素−炭素二重
結合をヒドロホルミル化することにより生成されるアルデヒド基の官能基密度を
制御することができる。合計官能基密度は、オレフィン性不飽和を含むポリマー
中で第3アミン基への還元的アミノ化前後にアルデヒド基にヒドロホルミル化さ
れる炭素−炭素二重結合のモル%である。
1態様では還元的アミノ化前にポリアルデヒドを回収することができる。ポリ
アルデヒドを回収する場合には、任意の慣用回収方法で回収することができる。
例えば溶剤(例えばトルエン)の存在下でヒドロホルミル化反応を行う場合には
、反応混合物中の溶剤量を減らし、混合物を撹拌しながらメタノールをゆっくり
と加えてポリアルデヒドを沈殿させる。次いでポリマーを回収し、元の溶剤に再
溶解し、メタノールで再び沈殿させる。こうして精製ポリアルデヒドを回収する
ことができる。還元的アミノ化
還元的アミノ化は、ルテニウム含有イミン水素化触媒の存在下に適切な溶剤中
で上記ポリアルデヒドを第1の第2アミン及び水素と反応させるか、又はアルカ
リ金属ホウ水素化物の存在下で上記ポリアルデヒドを第1の第2アミンと反応さ
せることにより実施される。本発明の方法により製造されるポリ(第3アミン)
は、第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比がポリアルデヒド中のアルデ
ヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に実質的に等しい。
制御された量のアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3
アミン)の還元的アミノ化は、ルテニウム含有イミン水素化触媒の存在下に適切
な溶剤中でポリ(第3アミン)を第1アミン又は第2の第2アミン及び水素と反
応させるか、又はアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で上記ポリ(第3アミン)
を第1アミン又は第2の第2アミンと反応させることにより実施され、但し還元
的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で第1アミンを用いて実施され
る場合には、第1アミンは立体障害脂肪族もしくは脂環式第1アミン又は芳香族
第1アミンである。本発明の方法により製造されるポリアミンは、第2アミン
基又は第2の第2アミンから誘導される第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結
合の比が制御された量のアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ
(第3アミン)中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に実質的に等
しい。
ポリアミン及び/又はポリ(第3アミン)の官能基密度は、ポリアルデヒド及
び/又はポリ(第3アミン)中のアルデヒド基の官能基密度に依存する。従って
、ポリアミンの官能基密度は、合計ペンダントアミン官能基密度が出発ポリアル
デヒドを製造するために使用するオレフィン性不飽和を含むポリマー中の炭素−
炭素二重結合のレベルに基づき2モル%〜約90モル%の範囲となるように容易
に制御することができる。従って、ポリアミン中の合計ペンダントアミン官能基
密度はポリアミンの最終用途に所望される特定官能基密度に依存して2モル%〜
約90モル%、好ましくは約10モル%〜約85モル%の範囲の任意の値であり
得る。ポリアミン中の第1の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基
の官能基密度は合計ペンダントアミン官能基の約5〜約95%であり、但し第1
の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基の官能基密度
は少なくとも1モル%であり、ペンダント第2アミン基又は第2の第2アミンか
ら誘導されるペンダント第3アミン基の官能基密度は少なくとも1モル%である
。従って、合計ペンダントアミン官能基の残余はポリアミン中のペンダント第2
アミン基又は第2の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基の官能基
密度から誘導される。
ルテニウム含有イミン水素化触媒を使用する本発明の方法で使用するのに適切
なアミンは式RR’NH(式中、R及びR’は独立して脂肪族基、芳香族基、脂
環式基、置換脂肪族基、置換芳香族基及び置換脂環式基から構成される群から選
択される)により表される第2アミン、及び式RNH2(式中、Rは上記と同義
である)により表される第1アミンである。第1の第2アミンと第2の第2アミ
ンを使用する本発明の態様では、R及びR’は第1の第2アミンが第2の第2ア
ミンと異なるように選択される。置換脂肪族、置換芳香族及び置換脂環式基の場
合には、脂肪族、脂環式又は芳香族基上の置換基は、
(式中、R1、R2、R3、R5及びR6は独立して水素、脂肪族基、芳香族基及び
脂環式基から構成される群から選択され、但しR1及びR2の少なくとも一方とR5
及びR6の少なくとも一方は水素以外のものであり、R4は脂肪族基、芳香族基
及び脂環式基から構成される群から選択され、mは0〜4の整数であり、nは1
〜7の整数である)及びその混合物から構成される群から選択される。本発明の
方法で置換第1又は第2アミンを使用する場合には、好適置換基は−OR1及び
−NR1R2から構成される群から選択され、最適置換基は、R1及びR2の一方が
水素であり且つR1及びR2の他方が脂肪族又は脂環式基である−NR1R2である
。
本明細書中で使用する「芳香族」なる用語は、1個以上の環を含み、好ましく
は6〜約14個の炭素原子を含む不飽和環式炭化水素を意味する。芳香族環の非
限定的な例としてはフェニル、ナフチル等が挙げられる。本明細書中で使用する
「脂肪族」なる用語は炭素原子数1〜約22の直鎖又は枝分かれ鎖炭化水素を意
味する。本明細書中で使用する「脂環式」なる用語は脂環式化合物、即ち閉環構
造中に炭素原子配置を含み、炭素原子数3〜約18、好ましく
は3〜約8の炭化水素化合物を意味する。脂環式環の非限定的な例としてはシク
ロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル等が挙げられる
。
適切な第1アミンの非限定的な例としては、メチルアミン、エチルアミン、イ
ソプロピルアミン、n−ブチルアミン、n−ヘキシルアミン、n−オクチルアミ
ン、2−アミノヘプタン、シクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン、アニ
リン、ベンジルアミン、2−アミノエタノール、4−アミノ−1−ブタノール、
2−アミノ−1−ブタノ−ル、6−アミノ−1−ヘキサノール、2−アミノ−1
−メトキシプロパン、4−アミノフェノール、4−アミノシクロヘキサノール、
4−アミノベンゾトリフルオリド、N−イソプロピル−4−アミノフェニルアミ
ン、N−(2−ブチル)−4−アミノフェニルアミン、N−メチルイソアミル−
4−アミノフェニルアミン、N−シクロヘキシル−4−アミノフェニルアミン、
N−オクチル−4−アミノフェニルアミン、4−アミノジフェニルアミン、N,
N−ジメチルエチレンジアミン等が挙げられる。
適切な第2アミンの非限定的な例としてはジメチルアミン、ジエチルアミン、
メチルエチルアミン、n−メチルエ
タノールアミン、ジ(n−プロピル)アミン、ジ(エチルヘキシル)アミン、ピ
ペリジン、モルホリン、ピペラジン、ジ(n−ヘプチル)アミン、N−メチルア
ニリン、2−アミノオクタン、4−アミノジフェニルアミン、N−フェニル−N
’−シクロヘキシル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ビス−(1−メチル
プロピル)−p−フェニレンジアミン、ジベンジルアミン、メチルナフチルアミ
ン等が挙げられる。アルカリ金属ホウ水素化物を使用する本発明の方法で使用す
るのに適切なアミンは上記のような第2アミン、立体障害脂肪族又は脂環式第1
アミン、芳香族第1アミン、並びに置換立体障害脂肪族又は脂環式及び芳香族第
1アミンである。置換立体障害脂肪族又は脂環式及び芳香族第1アミンの場合に
は、脂肪族、脂環式又は芳香族基上の置換基は上記の通りである。
適切な立体障害脂肪族又は脂環式アミンの非限定的な例としてはイソプロピル
アミン、シクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン、イソブチルアミン及び
シクロペンチルアミンが挙げられる。
本発明の第1の態様では、本発明の方法で使用する第1の第2アミンの量は第
1の第2アミンとポリアルデヒド中
の−CHOのモル比として便宜的に表すことができ、即ち第1の第2アミンの量
はポリアルデヒドの官能基密度により異なる。このようなモル比は約1:1〜約
30:1、好ましくは約1:1〜約20:1、最適には約2:1〜約10:1で
あり得る。生成されるポリ(第3アミン)はペンダント第3アミン官能基を含み
、アルデヒド基のほぼ全部がアミノ化される。本発明の方法で使用される第1ア
ミン又は第2の第2アミンの量は第1アミンとポリ(第3アミン)中の−CHO
のモル比として便宜的に表すことができ、即ち第1アミン又は第2の第2アミン
の量はポリ(第3アミン)中のアルデヒド基の官能基密度により異なる。このよ
うなモル比は約1:1〜約30:1、好ましくは約1:1〜約20:1、最適に
は約2:1〜約10:1であり得る。生成されるポリアミンはペンダント第2及
び第3アミン官能基を含み、アルデヒド基のほぼ全部が還元的アミノ化される。
本発明の第2の態様において、本発明の方法で使用される第1の第2アミンの
量は第1の第2アミンとポリアルデヒド中の−CHOのモル比として便宜的に表
すことができ、即ち第1の第2アミンの量はポリアルデヒドの官能基密度
と還元的アミノ化すべきペンダントアルデヒド基の所望の百分率により異なる。
このようなモル比は第1の第2アミンで還元的アミノ化すべきアルデヒド基の量
に依存して典型的には約1:1である。あるいは、該モル比はポリアルデヒド中
のアルデヒド基の合計量に依存して0.01:1〜0.99:1であり得る。本
発明の方法で使用される第1アミン又は第2の第2アミンの量は、第1アミン又
は第2の第2アミンとポリ(第3アミン)中の−CHOのモル比として便宜的に
表すことができ、即ち第1アミン又は第2の第2アミンの量はポリ(第3アミン
)中のアルデヒド基の官能基密度により異なる。このようなモル比は約1:1〜
約30:1、好ましくは約1:1〜約20:1、最適には約2:1〜約10:1
であり得る。生成されるポリアミンはペンダントアミン官能基を含み、アルデヒ
ド基のほぼ全部が還元的アミノ化される。
本発明の第3の態様において本発明の方法で使用される合計アミンの量は、合
計アミンとポリアルデヒド中の−CHOのモル比として便宜的に表すことができ
、即ち合計アミンの量はポリアルデヒドの官能基密度により異なる。このような
モル比は約1:1〜約30:1、好ましくは約1
:1〜約20:1、最適には約2:1〜約10:1であり得る。本発明の方法で
使用される第2アミン及び第1アミンの量は、第1アミンと第2アミンのモル比
として便宜的に表すことができる。このようなモル比は(1)ポリアミン生成物
上のペンダント第2及び第3アミン基の所望量と(2)第1及び第2アミンの相
対反応性により異なる。当業者は本明細書の説明に基づいて制限された数の日常
的実験で第1アミンと第2アミンの所望のモル比を容易に決定することができよ
う。生成されるポリアミンはペンダント第3及び第2アミン官能基を含み、アル
デヒド基のほぼ全部が還元的アミノ化される。
還元的アミノ化反応で使用される触媒は、還元的アミノ化中に炭素−炭素二重
結合を水素化しないルテニウム含有イミン水素化触媒である。ルテニウム含有イ
ミン水素化触媒は多種多様の形態をとり得る。例えば酸化ルテニウム(IV)水和
物、無水二酸化ルテニウム(IV)及び四酸化ルテニウム(VIII)などのように酸
化物形態でルテニウムを反応混合物に加えることができる。あるいは、塩化ルテ
ニウム(III)水和物、臭化ルテニウム(III)、ヨウ化ルテニウム(III)、ヨ
ウ化トリカルボニルルテニウム(III)、
無水塩化ルテニウム(III)、硝酸ルテニウムなどのように無機酸の塩として加
えてもよいし、例えば酢酸ルテニウム(III)、ナフテン酸ルテニウム(III)、
吉草酸ルテニウムなどのように適切な有機カルボン酸の塩として加えてもよいし
、ルテニウム(III)アセチルアセトナート(ruthenium(III) ac
etylacetonate)などのようにカルボニル含有配位子を含むルテニ
ウム錯体として加えてもよい。更に、カルボニル又は水素化ルテニウムカルボニ
ル誘導体としてルテニウムを反応ゾーンに加えてもよい。この場合、適切な例と
してはトリルテニウムドデカカルボニル及び他の水素化ルテニウムカルボニル[
例えばH2Ru4(CO)13及びH4Ru4(CO)12]や、置換カルボニル種(例
えば塩化トリカルボニルルテニウム(II)ダイマー[Ru(CO)3Cl2]2)
が挙げられる。
好適なルテニウム含有イミン水素化触媒としてはルテニウムの酸化物、有機カ
ルボン酸のルテニウム塩、及びルテニウムカルボニル又は水素化ルテニウムカル
ボニル誘導体が挙げられる。このうちでは二酸化ルテニウム(IV)水和物、四酸
化ルテニウム、無水酸化ルテニウム(IV)、酢酸
ルテニウム、ルテニウム(III)アセチルアセトナート及びトリルテニウムドデ
カカルボニルが特に好適である。最適なルテニウム含有イミン水素化触媒はトリ
ルテニウムドデカカルボニル(Ru3(CO)12)である。
ルテニウム含有イミン水素化触媒を使用する場合には、還元的アミノ化は水素
雰囲気下で実施される。還元的アミノ化は場合により、一酸化炭素と水素の比を
約0.15:1未満、好ましくは約0.1:1未満、最適には約0.05:1未
満とした水素及び一酸化炭素雰囲気下で実施され得る。還元的アミノ化中の水素
又は水素/一酸化炭素の圧力は約150psig〜約1000psig、好まし
くは約200psig〜約1000psigである。還元的アミノ化の温度は約
110℃〜約200℃、好ましくは約120℃〜約150℃である。
還元的アミノ化で使用されるアルカリ金属ホウ水素化物は好ましくはホウ水素
化ナトリウム又はリチウム、最適にはホウ水素化ナトリウムである。適切なアル
カリ金属ホウ水素化物の非限定的な例としては、NaBH(O2CCH3)3、N
aBH3CN、NaBH4、LiBH4及びその混合物を挙げることができる。一
般に好適なアルカリ金属ホウ水
素化物はその効力と良好な結果が得られることからNaBH(O2CCH3)3及
びNaBH3CNである。
還元的アミノ化は典型的には適切な溶剤系の存在下で実施される。適切な溶剤
系の非限定的な例としてはトルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド(DMF
)とアルカン又はシクロアルカンの混合物(例えばDMF/シクロヘキサン)、
エーテル類(例えばテトラヒドロフラン)、塩素化炭化水素(例えばジクロロエ
タン)等、及びその混合物が挙げられる。ルテニウム含有イミン水素化触媒を使
用する場合に一般に好適な溶剤系はDMFとシクロヘキサンの混合物である。ア
ルカリ金属ホウ水素化物を使用する場合に一般に好適な溶剤系はテトラヒドロフ
ランである。
本発明の方法により製造されるポリアミンは任意の慣用回収方法により回収す
ることができる。このような回収方法の例は下記実施例中に記載する。
実施例
実施例1
本実施例はポリブタジエンをベースとするポリアルデヒドの製造を例示する。
ポリブタジエン(Revertex N4500;45%ビニル MN=45
00)の1000.19gサンプルをトルエン1300mLに溶かした。N2雰
囲気下でこのポリマー溶液を1ガロン容オートクレーブに注いだ。次いでトリフ
ェニルホスフィン6.9gとヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィ
ン)ロジウム(I)0.42gをN2雰囲気下でオートクレーブに加えた。オー
トクレーブを密閉し、オートクレーブを200psiのN2で加圧した後、N2ガ
スを排気する(vent)ことによりN2で更に脱気した。次にオートクレーブ
を400psiのN2下に80℃まで加熱した。N2を除去後、オートクレーブに
80℃で160psiの1:1 CO/H2を充填した。目盛付き容器から24
87psigの1:1 CO/H2が反応するまで反応混合物を1000rpm
で撹拌した。オートクレーブを排気後、ポリマー生成物を取り出した。オートク
レーブをトルエン100mLで洗浄し、洗浄液をポリマー生成物に加えた。生成
物溶液をロータリーエバポレーションにより濃縮した。このポリマー溶液を次に
、4:1メタノール/水を含む溶液にゆっくりと滴下した。溶液を2相に分離さ
せ、上相をデカントした。底部の
ポリマー相をトルエンに溶かし、上記沈澱の手順を繰り返した。この手順からポ
リマー生成物を単離した。KBrプレート上のポリマー生成物の薄膜の赤外スペ
クトルは、1730cm-1におけるアルデヒド吸収を示した。1H NMRはP
(bd)ポリマー中の二重結合の32.67%がヒドロホルミル化されたことを
示した。アルデヒドプロトンをポリマー主鎖中のオレフィン性ピークに対して統
合(integrate)し、ヒドロホルミル化されたブタジエン単位の百分率
を計算する。選択的1H NMR共鳴:δ9.75メジャー(>90%);9.
55及び9.65マイナー,アルデヒド;4.8−5.1,m,CH2 =C,
5.15−5.65,m。
実施例2
本実施例は実施例1で製造したポリアルデヒドを使用するポリ(第3アミン)
の製造を例示する。
実施例1で製造したポリアルデヒドのトルエン溶液(1)を減圧濃縮した。次
いでDMF909mL中の306gの生成物1、シクロヘキサン573mL、ジ
メチルアミン318g及びルテニウムカルボニル3.1gを1ガロン容オートク
レーブに仕込んだ。オートクレーブを密閉し、10
0psigのCO/H2でパージした。オートクレーブに100psigのCO
/H2と900psigのH2を充填し、1000rpmの速度で撹拌しながら1
20℃まで加熱した。反応温度が約100℃に達するとガス取込が開始した。ガ
ス取込が停止するまで(約4時間)反応を進行させた。室温まで冷却後、オート
クレーブの内容物を取り出し、3個の2L容分液漏斗に入れ、相分離させた。漏
斗の各々で合計容量レベルを記録した。下層の赤みがかった茶色のDMF層を取
り出して廃棄した。DMF300mLを各分液漏斗に加え、シクロヘキサンも加
えてフラスコ中の液体レベルを元の容量まで増加させた。漏斗を震盪し、シクロ
ヘキサン層をDMFで抽出し、分離手順を繰り返した。DMF抽出手順を合計3
回行った。シクロヘキサン層を中位の多孔度のガラス−フリットブフナー漏斗(
glass−fritted buchner funnel)で濾過し、トル
エンを加えて50℃で回転蒸発(rotovapped)させ、残留DMFを除
去した。ポリマーを真空管路(vacuum line)で2時間乾燥した。d4
−酢酸中の1H NMRはアルデヒドが第3アミン基に完全に変換したことを示
した。次いでアミノ化ポリマーを暗
所でトルエン中で保存した。選択プロトンNMR共鳴(selected pr
oton NMR resonances)(CD3CO2D):オレフィン性ピ
ーク:δ5.45−5.1,m,及び4.9−4.65,m,CH2 =C;δ2
.65,s,(CH3 )2NH+;δ2.9,s,ポリマー−CH2 NH(CH3)2
。アルデヒドピークは検出されなかった。
実施例3
本実施例は実施例1の方法により製造したポリアルデヒドを使用するポリ(第
3アミン)の別の製造を例示する。
実施例1の方法により製造し、ヒドロホルミル化したポリブタジエン中に33
%の炭素−炭素二重結合をもつポリアルデヒド(63.14g)を4Å分子篩乾
燥トルエン100mLとメタノール20mLに溶かし、温度計、添加漏斗及び磁
気撹拌棒を備える2L容三頚丸底フラスコにこの溶液を入れた。溶液を更にTH
F500mL及びメタノール40mLで希釈した。N2下で5℃まで冷却後、ジ
メチルアミン(50g)を撹拌下に加えた。15分後にジオキサン溶液中の4.
5M HCl 85.8mLを添加漏斗により溶液にゆっくりと加えた。最後に
シアノホウ水素化
ナトリウム17gを漏斗でゆっくりと加え、フラスコにTHF20mLを濯ぎ入
れた。溶液を40時間撹拌し、室温までゆっくりと昇温させた。ポリマー溶液に
水60mLを加えて1時間撹拌した後、濾過した。濾液を200mL容量まで濃
縮し、2時間静置した後、上部ポリマー相をメタノール400mLと水100m
Lの混合物にゆっくりと滴下した。底部ポリマー相をデカントし、分離した。沈
殿手順を繰り返した。ポリ(第3アミン)64.6gが単離された。元素分析(
実測値):%C80.62,%H11.66,%N6.62。d4−酢酸中の1H
NMRはアルデヒドが第3アミン基に完全に変換したことを示した。選択プロ
トンNMR共鳴(CD3CO2D):オレフィン性ピーク:δ5.45−5.1,
m,及び4.9−4.65,m,CH2 =C;δ2.65,s,(CH3 )2NH
+;δ2.9,s,ポリマー−CH2 NH(CH3)2。アルデヒドピークは検出
されなかった。
実施例4
本実施例は制御された量のアルデヒド基をもつポリブタジエンをベースとする
ポリ(第3アミン)の製造を例示する。
実施例2で製造され、ジメチルアミノ基で官能化された炭素−炭素二重結合3
2.67%を含むポリブタジエンをベースとするポリ(第3アミン)(30g)
を300mL容Parr反応器でトルエン180mLに溶かした。HRh(CO
)(PPh3)3(0.009g)及びPPh3(0.09g)を反応器に加えた
。反応器を密閉した後、25psigの窒素で3回パージした。反応器を3ps
igの窒素下で100℃まで加熱した。反応器温度が100℃で安定したら反応
器に600psigの合成ガス(H2/CO 1:1)を充填した。目盛付き容
器を用いてガス取込をモニターし、所望量のガスが取り込まれたら反応器を冷却
及び排気し、反応を終了した。次に反応混合物を反応器から取り出した。小サン
プルを減圧乾燥し、1H NMRにより分析した。NMRによると、出発ポリ(
第3アミン)中の二重結合の43.07%又は最初の二重結合の29.00%が
アルデヒド基で官能化されたことが判明した。
実施例5
本実施例は実施例4で製造した制御された量のアルデヒド基を含むポリ(第3
アミン)を使用するポリブタジエン
をベースとするポリアミンの製造を例示する。
実施例3で製造した制御された量のアルデヒド基を含むポリ(第3アミン)を
ロータリーエバポレーターで濃縮し、存在するトルエンのほぼ全部を除去した。
次にポリマーをジメチルホルムアミド(DMF)60mLとシクロヘキサン60
mLの混合物に溶かした。Ru3(CO)12(0.100g)を加え、イソプロ
ピルアミン(3当量/CHO;0.318モル;18.80g)を加えた。反応
器を密閉し、H2/CO(1:1)で6回パージした。反応器にH2/CO(1:
1)を67psigまで充填した後、全圧412psigまでH2を充填した。
反応器を120℃まで加熱した。反応器の温度が安定したら反応器に600ps
igまでH2を充填し、一晩反応させた。反応器を冷却し、排気した。反応混合
物をガラスウールで濾過した後、250mL分液漏斗に入れ、相分離させた。シ
クロヘキサン層をDMF60mLで3回洗浄した後、シクロヘキサン層を分離し
、全溶剤を除去した。次にポリマーをトルエンに再溶解した。サンプルを減圧乾
燥して分析した。d4−酢酸中の1H NMRはポリマーに結合したジメチルアミ
ノ及びイソプロピルアミノ基の特徴的ピークを示した。N
MRでは未反応アルデヒドは検出されなかった。元素分析:計算値:C78.0
2%,H12.84%,N9.14%;実測値:C77.79%,H12.98
%,N9.04%。以上の結果は、ポリマーが所望通り第2及び第3アミン基で
選択的に官能化されたことを示す。最終生成物は安定な可溶性ポリマーであった
。
実施例6
本実施例は、第3アミン基の前に第2アミン基を加えた場合には制御された量
の第2及び第3アミン基を含む安定した可溶性ポリアミンが生成されないことを
立証する比較例である。ポリアルデヒド:
ポリブタジエン(25.0g,Aldrich 20,050−6;4500
M.N.;45%ビニル;55%シス及びトランス)を300mL容Parr反
応器に仕込んだ。トリフェニルホスフィン(PPh3;0.30g)を反応器に
加え、更にHRh(CO)(PPh3)3(0.03g)も反応器に加えた。反応
体をトルエン150mLに溶かし、反応器を閉じた。反応器を撹拌しながら25
psigの窒素でパージした後、2psigの窒素下で反応器
を100℃まで加熱した。反応器の温度が安定したら反応器に200psigの
H2/CO(合成ガス)を充填した。目盛付き容器で圧力降下を観察することに
よりガス取込をモニターした。適量のガスが取込まれたら、反応混合物を迅速に
冷却して合成ガスを排気することにより反応を停止した。次に反応混合物を窒素
(3×25psig)でパージし、反応器から取り出した。溶液をロータリーエ
バポレーションにより濃縮した。ポリマーをメタノール/水(4:1)でトルエ
ンから沈殿分離した。溶剤をデカントし、ポリマーをトルエンに再溶解し、再び
メタノール/水(4:1)で沈殿させた。ポリマーをトルエンに再溶解し、サン
プルを乾燥して1 H NMR分析した。1H NMRはアルデヒド基による33
.85%の官能化を示した。ポリ第2アミン:
ポリアルデヒド溶液のアリコート(12.69g溶液;5.0gポリマー)を
分取し、ロータリーエバポレーションによりトルエンを除去した。ポリマーをジ
メチルホルムアミド(DMF)に溶かし、DMFが合計75mLとなるように3
00mL容Parr反応器に移した。ルテニウムカルボニル(Ru3(CO)12
;0.01g)とイソプロ
ピルアミン(3.0当量;6.74g)を反応器に加えた。シクロヘキサン(7
5mL)を反応器に加え、反応器を閉じた。反応器を60psigの合成ガス(
H2/CO;1:1)で2回パージした。反応器に60psigの合成ガスを充
填した後、全圧400psigまで水素を充填した。入口バルブを閉じて反応器
を120℃まで加熱した。反応を7時間進行させた処、この時点でガス取込は停
止していた。反応器を冷却及び排気した後、25psigの窒素で3回パージし
た。反応混合物を反応器から取り出し、500mL容分液漏斗で相分離させた。
相分離が完了したら下部DMF層を除去した。DMF(75mL)とシクロヘキ
サン(30mL)をポリマー溶液に加え、混合後、相分離させてシクロヘキサン
層の第2回目の抽出を行った。DMF層を除去し、シクロヘキサン層をロータリ
ーエバポレーターで乾燥した。ポリマーをトルエンに再溶解した。ポリマーのア
リコートの1H NMRはポリマー上でアルデヒド基がイソプロピルアミン基に
変換したことを示した。ポリ第2アミン−アルデヒド:
イソプロピルアミノ置換ポリブタジエンをトルエンに溶かし、100mL容P
arr反応器に仕込んだ。トリフェ
ニルホスフィン(1.5g)とHRh(CO)(PPh3)3(0.03g)を反
応器に加え、少量のトルエン(〜5mL)で洗浄した。反応器を閉じ、25ps
igの窒素で3回パージした。次に反応器を2psigの窒素下で100℃まで
加熱した。反応器の温度が平衡したら200psigの合成ガスを充填した。目
盛付き容器から55psigのガスが取込まれるまで反応を進行させた。反応器
を冷却及び排気した後、25psigの窒素で3回パージした。反応混合物を反
応器から取り出し、びんに入れて窒素でスパージした後、冷凍庫で保存した。溶
液のアリコートを真空管路で乾燥し、1H NMR分析した。ポリマー上に活性
ホルミル基と第2アミン基が存在するので、アリコートを非常に短時間(30秒
)乾燥し、トルエンの大部分を除去した。長時間乾燥したアリコートはゲル化し
、有機溶剤に溶けなかった。次にポリマーをCDCl3に溶かした。ポリマーの1
H NMRは、ポリマー中の最初の二重結合の17.42%がヒドロホルミル化
されたことを示した。ポリ第2アミン−アルデヒドの還元的アミノ化
ポリ第2アミン−アルデヒドをトルエンに溶かし、300mL容Parr反応
器に入れた。ルテニウムカルボニル
(Ru3(CO)12;0.100g)を反応器に加えた。自重を計量した別のフ
ラスコにDMF50mLを入れてゴム栓をし、十分なジメチルアミン(1.68
g,3当量)がDMFに溶けるまでジメチルアミンをバブリングした。ジメチル
アミン溶液を反応器に加え、反応器を閉じた。反応器を100psigの合成ガ
ス(1:1 H2/CO)で2回パージした後、60psigまで合成ガスを充
填した。次に反応器に全圧400psigまで水素を充填した後、入口バルブを
閉じて反応器を120℃まで加熱した。反応を17時間進行させた処、この時点
でガス取込は停止していた。反応器を冷却及び排気した後、25psigの窒素
で3回パージした。反応混合物を反応器から取り出した。トルエンをロータリー
エバポレーションにより溶液から除去すると、この時点でポリマーはゲル化し、
最早有機溶剤に溶けなかった。この方法では第2及び第3アミン基の両者を含む
安定な可溶性ポリマーは製造されなかった。Detailed Description of the Invention
Functional group density control polyamine and method for producing the same
Background of the Invention
The present invention is directed to functional group density controlled polyamines containing olefinic unsaturation (contro
for led functional density polyamines)
Related. In one aspect, the invention features a controlled amount of pendant.
) Manufacture of functional group density controlled polyamines having tertiary amine and pendant secondary amine groups
Regarding construction. In another aspect, the invention provides a controlled amount of two different pendants.
To the production of functional group density controlled polyamines having tertiary amine groups. Yet another aspect
In the present invention, the present invention relates to carbon-carbon double bonds in starting polymers containing olefinic unsaturation.
Functional Group Density Controlled Polyamine Containing Olefinic Unsaturation by Selective Reaction of Bonding
Related to manufacturing.
Reacting an olefin with hydrogen, carbon monoxide and a primary or secondary amine to yield an amine
The principle of manufacturing is known. A variety of embodiments that embody this principle using a variety of catalysts.
Method reported
Have been. Such a method is generally called an aminomethylation reaction.
J. Org. Chem. , 47, 445 (1982) by Jachimo.
wicz et al. devise an efficient and general one-step conversion of olefins to amines
The various approaches used in the trial are disclosed. Pentacarbonyl as a catalyst
Iron, rhodium oxide, ruthenium / iron carbonyl and iridium catalysts are listed
I have.
U.S. Pat. No. 4,297,481 discloses at least two labiles.
e) a monomeric nitrogen compound in which hydrogen is attached to the nitrogen atom, at least two olefins
Monomeric hydrocarbon compounds containing benzene groups, carbon monoxide and water in catalytic amounts of rhodium
The amino / amide nitrogen is brought into contact with the polymer backbone (
a method for forming a polymeric polyamine / amide containing backbone) is disclosed.
I have. This invention describes the use of ammonia or primary amines
Polymers with only secondary amine groups have not been produced, and pendant secondary and secondary
We have not produced polymers that can control the amount of triamine groups. Pendant amine and
The production of polymers having amide groups is described in US Pat.
965. These polymers are polymeric polyolefins, monoxides.
Manufactured from carbon, water, and nitrogen compounds such as ammonia and primary or secondary amines
You. Here too, rhodium or rhodium-containing compounds are used as catalysts. I
However, the polymers described in this invention have a low amine uptake and start with primary amines.
When used as a material, the tertiary amine group occupies the majority, and the pendant secondary and secondary amine groups are used.
It is not possible to control the amount of triamine groups.
U.S. Pat. No. 4,503,217 discloses a catalyst system containing a ruthenium-containing catalyst,
A dimethylformol that provides a two-phase liquid product for easy separation of the polyamines.
In the presence of a mixed amido-alkane solvent, polybutadiene, ammonia and
Teaches how to make polymeric polyamines from secondary amines, carbon monoxide and hydrogen.
Is shown. When using primary amines in this invention, only vinyl groups are functionalized.
The yield of amine-containing polymer is low and the resulting polymer is insoluble in organic solvents.
It is.
U.S. Pat. No. 4,657,984 discloses ruthenium or rhodium phosphite as a catalyst.
Polymer from carbon monoxide, hydrogen, polymeric olefins and secondary amines using
Poly (3rd
Min) is disclosed. This patent uses these specific catalysts.
This facilitates the reaction and thus the functionalization of the internal and vinyl olefin groups.
I said that.
As described above, there are various conventional techniques for producing the polymer second and third polyamines.
Reaction of vinyl olefin with internal olefin under various conditions using various catalysts
It teaches the resulting aminomethylation reaction. However, conventional aminomethylation techniques
The technique depends on the degree of functionalization of the polyaldehyde or the polyamine produced from the polyaldehyde.
No teaching on how to control functional group density, especially the amount of various amine pendant groups
Since these reactions have not been carried out, these reactions are carried out by hydroformylation and reductive amination.
It is significantly different from Kens.
Using milder reaction conditions, the result was a controlled amount of pendant tertiary
Min and pendant secondary amine groups, or controlled amounts of two different pendants.
A polymer having a high density of functional groups containing a tertiary amine group is produced, and a polymer soluble in an organic solvent is produced.
Functional group density control polyamid containing residual reactive carbon-carbon double bonds to form mer
It would be highly desirable if a method of manufacturing a battery could be realized.
The polyamines produced by the method of the present invention are useful in rubber chemicals such as
Polymer-bonded accelerator that does not release dangerous volatiles during curing, separate from one component
Co-activators that cannot be transferred to the components of
Polymer-bonded antioxidants with a significantly lower tendency to leach from rubber products (eg tires)
Used as an agent and / or an antiozonant. Manufactured by the method of the present invention
A controlled amount of pendant tertiary amine groups and pendant secondary amine groups.
Liamines are also useful in urethane / urea materials, coatings, adhesives and sealants
And when the polyamine contains a pendant secondary amine group, it favors a tertiary amine.
It is also useful for the construction of three-dimensional networks through unusable bonds.
Summary of the invention
One object of the present invention is the preparation of functional group density controlled polyamines containing olefinic unsaturation.
It is to provide a manufacturing method. Another object of the invention is the controlled amount of pendants.
A tertiary and secondary amine group or a controlled amount of two different tertiary amine groups and
It does not substantially contain a tertiary amine group derived from a pendant secondary amine group,
Of functional group density soluble in the agent
Uses efficient, commercially viable, mild reaction conditions that produce high polymers
Of functional group density-controlled polyamine containing residual reactive carbon-carbon double bond
Is to provide a method. Still another object of the present invention is to set a curing accelerator and a polymer auxiliary.
For use in rubber chemical applications such as activators and antioxidants / antiozonants
It is an object of the present invention to provide a method for producing a functional group density-controlled polyamine.
In accordance with the present invention, a controlled amount of pendant tertiary amine groups and a controlled amount of peptide are provided.
A method for the preparation of secondary amines or polyamines containing different tertiary amine groups is provided.
The method comprises: (1) hydrogen and a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2)
Lucali metal borohydride
) In the presence of a controlled amount of pendant aldehyde groups under reductive amination conditions.
And a polyaldehyde containing a reactive carbon-carbon double bond is contacted with a primary secondary amine.
The ratio of the tertiary amine group to the reactive carbon-carbon double bond is
Poly (tertiary amine) that is substantially equal to the ratio of dehydrate groups to reactive carbon-carbon double bonds
Under conditions of hydroformylation in the presence of a hydroformylation catalyst.
Contains reactive carbon-carbon double bonds
The poly (tertiary amine) is contacted with carbon monoxide and hydrogen to produce a controlled amount of alcohol.
A step for producing a poly (tertiary amine) containing a dehydration group and a reactive carbon-carbon double bond
Floor, and (1) hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal
A controlled amount of aldehyde groups under reductive amination conditions in the presence of hydride and
A poly (tertiary amine) containing a reactive carbon-carbon double bond is used as a primary amine or a secondary amine.
A secondary amine group or a third derivative derived from a second secondary amine by reacting with a secondary amine
The ratio of amine groups and reactive carbon-carbon double bonds is controlled to a controlled amount of aldehyde groups and
Aldehyde group in poly (tertiary amine) containing reactive carbon-carbon double bond and reactive carbon
Producing a polyamine substantially equal to the ratio of elementary-carbon double bonds,
Poly (3rd group) containing a controlled amount of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds.
Reductive amination of (amine) with a primary amine in the presence of an alkali metal borohydride.
When practiced with, primary amines are sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic primary amines.
Min or an aromatic primary amine. In one embodiment, the reductive amination is carbon monoxide.
It is carried out in the presence of the element. In another aspect, the polyaldehyde is olefinic.
Hydroformyl polymers containing unsaturation
It is produced by contacting with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst. Further
In another embodiment, a controlled amount of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds.
The amount of aldehyde groups in the polyaldehyde or poly (tertiary amine) containing
It is controlled by controlling the consumption of carbon monoxide and hydrogen during the formylation.
Further in accordance with the present invention, a controlled amount of pendant tertiary amine groups and a controlled amount of
Of pendant secondary amines or polyamines containing different tertiary amine groups
And a method of (1) hydrogen- and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2
) A controlled amount of reductive amination conditions in the presence of alkali metal borohydride
A polyaldehyde containing a pendant aldehyde group and a reactive carbon-carbon double bond
, A first amount of a first amount which depends on the percentage of pendant aldehyde groups to be reductively aminated.
Contacting with a secondary amine to provide pendant tertiary amine groups in the poly (tertiary amine) and
The ratio of the sum of pendant aldehyde groups and the reactive carbon-carbon double bond in polyaldedo
Of the pendant aldehyde group and the reactive carbon-carbon double bond of
As controlled amount of pendant tertiary amine groups, controlled amount of pendant
Aldehi
And a poly (tertiary amine) containing a controlled amount of reactive carbon-carbon double bonds.
The step of forming, and (1) hydrogen and a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) al
Poly (tertiary amine) was prepared under reductive amination conditions in the presence of potassium metal borohydride.
Contact with a primary amine or a secondary secondary amine to form a secondary amine group or secondary secondary amine.
The ratio of the amine-derived tertiary amine group to the reactive carbon-carbon double bond is poly (tertiary
Amine) and the reactive carbon-carbon double bond ratio in the amine.
Forming a reamine, provided that the reductive amination is alkali metal borohydride.
When carried out with a primary amine in the presence of a halide, the primary amine is sterically hindered.
It is an aliphatic or alicyclic primary amine or an aromatic primary amine. In one aspect
The reductive amination is carried out in the presence of carbon monoxide. In another embodiment, poly
Aldehydes are the catalysts for hydroformylation of polymers containing olefinic unsaturation.
It is produced by contacting with carbon monoxide and hydrogen under the atmosphere. In yet another aspect
, Polyaldehyde functional group density, that is, a polymer containing olefinic unsaturation
The molar percentage of carbon-carbon double bonds hydroformylated to aldehyde groups in
, Carbon monoxide during hydroformylation
And controlled by controlling the consumption of hydrogen.
Further in accordance with the present invention, a controlled amount of pendant tertiary amine groups and a controlled amount of
A method of making a polyamine comprising pendant secondary amine groups of is provided, the method comprising:
(1) Hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal borohydride
Controlled amount of pendant aldehyde groups in the presence of halides under reductive amination conditions
And a polyaldehyde containing a carbon-carbon double bond, a primary secondary amine and a primary amine.
Of the tertiary amine group and the secondary amine group and the reactive carbon-carbon double
The bond ratio determines the ratio of the aldehyde groups in the polyaldehyde to the reactive carbon-carbon double bond.
Comprising producing substantially equal poly (second / tertiary amine), the first secondary amine
The molar ratio of the amine to the primary amine depends on the relative reactivity of the primary and secondary amines and the primary amine.
Dependent on the desired controlled amount of tertiary amine and pendant secondary amine groups.
, Provided that the reductive amination is carried out in the presence of an alkali metal borohydride.
Is a sterically hindered aliphatic or alicyclic primary amine or aromatic primary amine.
It is. In one embodiment, the reductive amination is carried out in the presence of carbon monoxide.
. In another embodiment, the polyaldehyde is hydroformylated.
Contacting polymers containing olefinic unsaturation with carbon monoxide and hydrogen in the presence of catalysts
It is generated by In yet another embodiment, the alkyl in the polyaldehyde is
The amount of dehydration group controls the consumption of carbon monoxide and hydrogen during hydroformylation
Controlled by.
Further in accordance with the present invention, olefinic unsaturation with a reactive carbon-carbon double bond
Containing repeating units derived from repeating units of the containing polymer and olefinic unsaturation
The same polymer and hydroformylated to give pendant secondary amines and tertiary amines.
Derived from recurring units of a polymer that is reductively aminated to produce a phenyl group
A polyamine comprising repeating units is provided, wherein the polyamine has a functional group density of 2 to about 90.
Mol%, and the number of repeating units having a pendant tertiary amine group is
And about 5 to about 95% of the total number of repeating units having a secondary amine group, provided that the pendant
The number of repeating units with a secondary amine group and repeating units with a pendant tertiary amine group is
A repeating unit containing a reactive carbon-carbon double bond and a pendant secondary and tertiary amine group
Each of which is at least 1% of the total number of repeating units containing.
Further according to the invention, having a reactive carbon-carbon double bond
A repeating unit derived from a repeating unit of a polymer containing olefinic unsaturation;
The same polymer containing finic unsaturation and hydroformylated to give two different
Polymers Reductively Aminated to Form Repeating Units Having a Tertiary Amine Group
A polyamine containing a repeating unit derived from a repeating unit of
The functional group density of the amine is 2 to about 90 mol%, and the group derived from one of the secondary amines is
The number of repeating units with a pendant tertiary amine group depends on the number of repeating units with a pendant tertiary amine group.
About 5 to about 95% of the total number of units, provided that it is derived from the primary secondary amine
The number of repeating units having pendant tertiary amine groups and derived from a second secondary amine
The number of repeating units having a pendant tertiary amine group is determined by the number of reactive carbon-carbon double bonds.
With olefinic unsaturation having a pendant and a pendant tertiary amine group
Each is at least 1% of the sum of the numbers of units.
Detailed description of the invention
The first aspect of the present invention is a controlled amount of pendant tertiary amine groups with a controlled amount.
For the production of polyamines containing a quantity of pendant secondary amines or different tertiary amine groups
Regarding the method, the method comprises: (a) (1) hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst
Medium or (2) control under reductive amination conditions in the presence of alkali metal borohydride
Polya containing a pendant amount of pendant aldehyde groups and a reactive carbon-carbon double bond.
The aldehyde is contacted with a primary secondary amine to react with a tertiary amine group and a reactive carbon-carbon diamine.
The ratio of heavy bonds is the ratio of reactive carbon-carbon double bonds to the aldehyde groups in polyaldehyde.
Producing a poly (tertiary amine) substantially equal to: (b) hydroformyl
Of compounds containing a reactive carbon-carbon double bond under hydroformylation conditions in the presence of a hydrogenation catalyst.
Contacting carbon monoxide and hydrogen to a controlled amount of aldehyde.
Forming a poly (tertiary amine) containing a pendant group and a reactive carbon-carbon double bond;
, (C) (1) hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal
Controlled amount of aldehyde groups under reductive amination conditions in the presence of borohydride
And a poly (tertiary amine) containing a reactive carbon-carbon double bond as a primary amine or a secondary amine.
A secondary amine group or a secondary amine derived from a secondary secondary amine is reacted with the secondary amine.
3 amine groups and reactive carbon-carbon double bond ratios in controlled amounts of aldehyde groups and
Reactivity with aldehyde groups in poly (tertiary amine) containing reactive carbon-carbon double bond
The carbon-carbon double bond ratio is substantially
Producing an equivalent polyamine, provided that the reductive amination of (c) is
When performed with a primary amine in the presence of a remetal borohydride, the primary amine is used.
Min is a sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic primary amine or aromatic primary amine.
According to the method of the first aspect of the present invention, the polyaldehyde of (a) is olefinic.
Polymers containing unsaturation were treated with carbon monoxide and hydrogen in the presence of hydroformylation catalysts.
It is generated by bringing them into contact. In addition, the reductive amination involves hydrogen and ruthenium.
When carried out in the presence of an imine-containing hydrogenation catalyst, the reducing reductive of (a) or (c)
The amination can optionally be carried out in the presence of carbon monoxide. During reductive amination
When carbon monoxide is present, the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen is less than about 0.15: 1,
Preferably less than about 0.1: 1, optimally less than about 0.05: 1.
A second aspect of the invention is a controlled amount of pendant tertiary amine groups and a controlled amount of
Of pendant secondary amines or polyamines containing different tertiary amine groups
(A) (1) hydrogen and a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst, or
2) Reductive in the presence of alkali metal borohydride
Controlled amounts of pendant aldehyde groups and reactive carbon-carbon under amination conditions
Pendant aldehydes for reductive amination of polyaldehydes containing double bonds
A poly (tertiary amine) in contact with a primary secondary amine in an amount dependent on the percentage of the groups.
Of pendant tertiary amine groups and pendant aldehyde groups in and reactive carbon-carbon
The ratio of elementary double bonds is reactive carbon-carbon with pendant aldehyde groups in polyaldedo
A controlled amount of pendant tertiary amino acid such that the ratio of double bonds is substantially equal.
Group, a controlled amount of pendant aldehyde groups and a controlled amount of reactive carbon-
Generating a poly (tertiary amine) containing a carbon double bond, and (b) (1) hydrogen
In the presence of ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal borohydride
A poly (tertiary amine) of (a) under reductive amination conditions to a primary amine or a secondary amine
A secondary amine group or a secondary amine derived from a secondary secondary amine in contact with the secondary amine.
In the poly (tertiary amine) with a ratio of triamine groups to reactive carbon-carbon double bonds (a)
Produces a polyamine that is substantially equal to the ratio of aldehyde groups to reactive carbon-carbon double bonds.
And the reductive amination of (b) is an alkali metal borohydride.
Carried out with a primary amine in the presence of
Primary amines are sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic primary amines or aromas.
It is a group 1 primary amine.
According to the method of the second aspect of the invention, the polyaldehyde is olefinically unsaturated.
Of a polymer containing carbon with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a hydroformylation catalyst.
It is generated by In addition, the reductive amination of (a) or (b) with hydrogen
When carried out in the presence of a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst, the reductive amino
The conversion can optionally be carried out in the presence of carbon monoxide. Monoxide during reductive amination
When carbon is present, the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen is less than about 0.15: 1, preferably
Or less than about 0.1: 1, optimally less than about 0.05: 1.
A third aspect of the invention is a controlled amount of pendant tertiary amine groups and a controlled amount of
And a method for producing a polyamine containing pendant secondary amine groups of
) (1) Hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal borate
Controlled amounts of pendant aldehydes under reductive amination conditions in the presence of dichloride
A polyaldehyde containing a group and a carbon-carbon double bond, a primary secondary amine and a primary amine
And react with the sum of the number of tertiary amine groups and secondary amine groups.
The ratio of reactive carbon-carbon double bonds to the aldehyde groups in polyaldehyde reacts with reactive carbon-carbon.
Comprising producing poly (second / tertiary amine) substantially equal to the ratio of elementary double bonds.
However, the molar ratio of the first secondary amine and the primary amine is the same as that of the primary secondary amine and the primary amine.
Desirable control of relative reactivity and pendant tertiary amine and pendant secondary amine groups
Dependent on the amount used, but reductive amination in the presence of alkali metal borohydride
When practiced, the primary amine is a sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic primary amine or
Is an aromatic primary amine.
According to the method of the third aspect of the present invention, the polyaldehyde exhibits olefinic unsaturation.
Contacting the containing polymer with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a hydroformylation catalyst.
It is generated by In addition, reductive amination can be carried out using hydrogen and ruthenium-containing imines.
When carried out in the presence of a hydrogenation catalyst, the reductive amination is optionally a monoxide.
It can be carried out in the presence of carbon. If carbon monoxide is present during the reductive amination,
The molar ratio of carbon monoxide to hydrogen is less than about 0.15: 1, preferably less than about 0.1: 1.
Optimally less than about 0.05: 1.
The polyamine produced by the present invention can be easily recovered, and can be used as a rubber chemical, urethane /
Urea materials, coatings, adhesives,
Suitable for sealants, where the polyamine contains pendant secondary amine groups
It is also suitable for the construction of three-dimensional networks via bonds that are not available for tertiary amines.
A fourth aspect of the invention is the formula:
(In the formula, P1A repeating unit containing P and P2Repeating units containing
Representing a repeating unit of a polymer containing natively aminated olefinic unsaturation, PThree
Is the reaction of the same polymer containing olefinic unsaturation with reactive carbon-carbon double bonds.
R, R'and R "independently represent an aliphatic group, an aromatic group, an alicyclic group, or a unit.
Selected from the group consisting of substituted aliphatic groups, substituted aromatic groups and substituted alicyclic groups, P1
A repeating unit containing P and2The sum of repeating units containing1A repeating unit containing P and2Anti-including
Return unit and PThreeAbout 2 to about 90% of the sum of repeating units, P2The number of repeating units containing1
A repeating unit containing P and2About 5 to about 95% of the number of repeating units containing
However, P1A repeating unit containing P and2The number of repeating units containing1A repeating unit containing P and2Including
Mu repeat unit and PThreeRepeat units of at least 1% of the total number of repeat units)
Containing polyamines.
Substituents on the substituted aliphatic, aromatic and alicyclic groups are
(Where R1, R2, RThree, RFiveAnd R6Are independently hydrogen, aliphatic groups, aromatic groups and
Selected from the group consisting of alicyclic groups, provided that R1And R2At least one of R andFive
And R6At least one of R is other than hydrogen, and RFourIs an aliphatic or aromatic group
And an alicyclic group, m is an integer of 0 to 4, and n is 1
Is an integer of ~ 7) and mixtures thereof.
The polyamine produced according to the present invention has the formula:
Of the pendant aldehyde group.
Essentially all of the aldehyde groups in the realdehyde or poly (tertiary amine) are reductive
Converted to amine groups during amination. Furthermore, the polyamines produced according to the invention
Is the formula:
When containing a pendant secondary amine group of the polyamine has the formula:
(In the formula, R'is an aliphatic group, an aromatic group, an alicyclic group, a substituted aliphatic group, a substituted aromatic group or
And substituted alicyclic groups and combinations thereof).
Essentially free of positions, in other words polyamines from pendant secondary amine groups.
It is essentially free of derivatized tertiary amine groups.
A fifth aspect of the invention is of the formula:
(In the formula, P1A repeating unit containing P and P2Repeating units containing
Representing a repeating unit of a polymer containing natively aminated olefinic unsaturation, PThree
Is the same poly containing olefinic unsaturation with reactive carbon-carbon double bonds.
Represents a repeating unit of a mer, and R, R ', R "and R'" are independently an aliphatic group or an aromatic group.
Group consisting of a group, an alicyclic group, a substituted aliphatic group, a substituted aromatic group and a substituted alicyclic group
However, -NRR 'is different from -NR "R'", and1Repeating unit containing
And P2The sum of repeating units containing1A repeating unit containing P and2A repeating unit containing P andThreeRepetition
2 to about 90% of the sum of units, P1The number of repeating units containing1A repeating unit containing
P2About 5 to about 95% of the total number of repeating units including P1A repeating unit containing
P2The number of repeating units containing1A repeating unit containing P and2A repeating unit containing P andThreeRepeat unit
Of each of which is at least 1%).
The substituents on the substituted aliphatic, aromatic and alicyclic groups are as defined above.Hydroformylation
According to the invention, the polyamine contains the olefinic unsaturation produced according to the invention.
Polymer or poly (tertiary amine) containing a reactive carbon-carbon double bond.
It is prepared from an aldehyde-functionalized polymer obtained by rumylation.
Polymers containing olefinic unsaturation useful in the method of the present invention include multiple carbon-carbons.
C with an elementary double bondFour-CTenMonomers (eg butadiene, isoprene, cyclo
Pentadiene), cyclopentadiene, 1,3-pentadiene, 1,4-penta
Diene, 1,3-hexadiene, 1,4-hexadiene, 1,5-hexadiene
Formed from dimers such as 1,2,4-hexadiene and 1,3,5-hexatriene
Can be a homopolymer. The porphyrins containing olefinic unsaturation used in the present invention.
The limer can be of any of its isomeric configurations. For example of polybutadiene
In some cases, cis-1,4, trans-1,4 or trans-1,2 configuration or
It can be a mixture. Further, the polymers useful in the method of the present invention are carbon-carbon double
Two or more monomers each capable of forming a polymer segment containing a bond
It may be a copolymer formed from a compound, such as polybutadiene segment
Copolymers, such as poly (butadiene-isoprene), poly (butadiene)
It is a copolymer such as tadiene-1,4-pentadiene).
Polymers containing olefinic unsaturation useful in the method of the present invention include olefins.
Polymer segment
Polymer containing at least one monomer as described above, which is capable of
At least one copolymerizable vinyl monomer that does not form a segment [eg
Crylamide, acrylonitrile, styrene, acrylate, alkyl vinyl ether
Ether, alkyl vinyl ketone, etc. and mixtures thereof and C of such monomers.1
-C20Hydrocarbyl derivatives (eg α-methylstyrene, methyl acrylate)
Etc.)]. As is well known, such materials are
It is conventionally formed by the dical, cationic or anionic polymerization method. These ports
Limers are poly (butadiene-acrylonitrile), poly (butadiene-styrene)
), Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, ethylene-propylene
A wide variety of products such as ropylene-diene (EPDM) polymers can be easily commercialized
Available at. Polymers containing olefinic unsaturation will be
Sufficient carbon to function as the active precursor of the desired polyaldehyde product
-An olefin-free monomer to any desired extent, so long as it contains carbon double bonds.
Group can be used.
Polymers containing olefinic unsaturation useful in the method of the present invention
Is a polymer material containing residual carbon-carbon double bonds due to branching, isomerization, etc.
The olefinic monomer produced (eg ethylene, propylene, 1-butene, 1
-Pentene, 1-hexene, 2-methyl-1-propene, 3-methyl-1-pen
Ten, 4-methyl-1-pentene, 3,3-dimethyl-1-butene, 2,4,4
-Trimethyl-1-pentene, 3-methyl-1-hexene, 3-methyl-1-bu
It can also be formed of ten.
Suitable polymers containing olefinic unsaturation include polyethylene, polypropylene.
Homopolymers such as pyrene, polybutene, polybutadiene and polyoctene; poly
(Ethylene propylene), Poly (ethylene octene), Poly (ethylene isobutyrate)
Len), poly (ethylene-1-butene), poly (ethylenehexene) and poly (
Copolymers of olefins such as propylene octene);
Copolymers of two copolymerizable mono-olefin monomers, eg two or more olefins
Copolymers of ethylene and diene monomers, specifically poly (ethylene propylene diene
Monomer) (EPDM), poly (ethylene vinyl acetate), poly (ethylene
Vinyl alcohol), poly (ethylene ethyl acrylate)
Rate), poly (propylene methyl acrylate), dienes and acrylonitrile
, Such as copolymers of butadiene and acrylonitrile.
It is.
Satisfactory diene monomers include 1,4-hexadiene, 2-methyl-2,4
-Pentadiene, 1,4,9-decatriene and 11-ethyl-1,11-tri
Linear (acyclic) dienes such as decadienes; monocyclic such as 1,5-cyclooctadiene
Diene; 5-ethylidene norbornene (ENB), 5-methylene-2-norbol
Nene, 5-isopropylidene-2-norbornene and 2-methyl-bicyclo- (
2.2.1) -2,5-Heptadiene and other dienes; bicyclo- (4.3.0)-
3,7-Nonadiene, 5-methyl-bicyclo- (4.3.0) -3,7-nonadiene
Ene, 5,6-dimethyl-bicyclo- (4.3.0) -3,7-nonadiene and
Fused ring bicyclic dienes such as bicyclo- (3.2.0) -2,6-heptadiene; 4
-Vinylcyclohexene, 1,2-divinylcyclobutane and 1,2,4-tri
Alkenyl-substituted monocyclic dienes such as vinylcyclohexane; and dicyclopentadiene
Examples include tricyclic dienes such as ene (DCPD). For use in the practice of the invention
Suitable EPDM rubber gray
Are commercially available. Rubber World Blue Book 197
5 Ed. , Materials and Compounding Ingr
editors for Rubber, pp 406-410. Suitable EPDM
Rubber is manufactured by Universal Chemical Company, Inc. , Mi
marketed under the tradename Trilene® by ddlebury, CT
, For example Trilene® 66 and 67 (ENB diene monomer)
, Trilene® 55 and 65 (DCPD diene monomer)
is there. Other suitable EPDM rubbers include the diene monomer 5-isopropylidene.
Examples include 2-norbornene. Although not particularly necessary,
The ratio of ethylene to propylene in EPDM rubber is about 40/60 to about 50/50.
Is preferred.
The preferred polymers containing olefinic unsaturation useful in the present invention are polybutadiene and polybutadiene.
It is poly (ethylene propylene diene monomer).
A polymer or polymer containing olefinic unsaturation to undergo a hydroformylation reaction
Contains a reactive carbon-carbon double bond
The poly (tertiary amine) must contain some unsaturation, ie syngas (
Carbon-carbon, which is the site where carbon monoxide and hydrogen) form an aldehyde (-CHO) group.
It must contain a double bond. This unsaturation is due to the polymer backbone and / or
Can be present on the pendant (eg in the case of EPDM polymers). Preferably
The degree of unsaturation in a polymer containing reffinic unsaturation is equivalent to one polymer chain (or molecule)
1 carbon-carbon double bond to about 1 carbon-carbon double bond per 4 carbon atoms
The range is up to. Methods for measuring polymer unsaturation are well known. For example, tired
The degree of harmony can be measured by ASTM D-1638-59T. Infrared spectroscopy
Law or1The degree of unsaturation can also be measured using 1 H NMR. This method is Wi
Llard et al., Instrumental Methods of Analysis.
sis, Chapters 5 and 6, Van Nostrand Co. , Inc. , Pub
It may be carried out by a well-known method as described in Lichers (1965).
Can be. Alternatively, well known titration methods can be used. The preferred method for measuring unsaturation is1
1 H NMR.
Suitable polymers containing olefinic unsaturation range from about 300 to
About 250,000, preferably about 600 to about 150,000, optimally about 100
0 to about 15,000 weight average molecular weight (Mw) Is a polymer having.
Polymers containing olefinic unsaturation or poly containing reactive carbon-carbon double bonds
(Tertiary amine) as a molten phase or dissolved in an inert solvent to form carbon monoxide and hydrogen
Mix. Glass transition temperature corresponding to a specific polymer when no solvent is used
(Tg) After heating the polymer to a higher temperature, add carbon monoxide and hydrogen and mix
I do. When using an inert solvent, dissolve the polymer in the solvent and then use carbon monoxide.
Add hydrogen and hydrogen and mix. A suitable inert solvent to dissolve the polymer is
Mention may be made of ruene and toluene / dimethylformamide mixtures.
Hydrogen and carbon monoxide have a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide of about 1: 3 to about 3: 1, preferably.
Preferably, it is mixed with the polymer in a ratio of about 1: 2 to about 2: 1, optimally about 1: 1.
You. It is preferable to maintain essentially an initial molar ratio of hydrogen to carbon monoxide during all steps of the reaction.
Good.
After the addition of carbon monoxide and hydrogen, a suitable catalyst is added to the mixture. Or with hydrogen
Before adding carbon monoxide,
It may be brought into contact with the mer. Hydroformyl polymer containing olefinic unsaturation
A non-limiting example of a suitable catalyst to convert is a Group VIII metal catalyst. Suitable Group VIII metal
Is rhodium (I). Examples of suitable rhodium (I) catalysts include dicarboni
Leacetylacetonato rhodium (I) (Rh (CO)2AcAc), cyclo
Kutadi entry fluoroacetyl rhodium (I) dimer ([Rh (COD) (
O2CCFThree)]2), RhH (CO) (PPhThree)ThreeAnd the like. Preferred hydro
Formylation catalyst is Rh (CO)2AcAc and RhH (CO) (PPhThree)ThreeIs
.
The hydroformylation reaction is carried out under a carbon monoxide / hydrogen atmosphere. Hydroform
The carbon monoxide / hydrogen pressure during the milling reaction is from about 50 psig to about 1000 psig.
, Preferably from about 200 psig to about 1000 psig. Hydroformylation
The temperature of the reaction is about 25 ° C to about 200 ° C, preferably about 50 ° C to about 150 ° C, optimally
Is about 80 ° C to about 120 ° C. Pendane produced during the hydroformylation reaction.
The functional group density of polyaldehyde or poly (tertiary amine) containing a toaldehyde group is
Starting polymers containing olefinic unsaturation or polymers containing reactive carbon-carbon double bonds.
Li (tertiary amine)
Depends on the amount of carbon monoxide and hydrogen associated with the degree of unsaturation present. Polyal
The functional group density of the dehydrate depends on the carbon monoxide / hydrogen gas uptake during the hydroformylation reaction.
It is controlled by measuring. Thus polymers containing olefinic unsaturation or
Is an aldehyde located on a poly (tertiary amine) containing a reactive carbon-carbon double bond
Can be measured and controlled. Stop the reaction when the desired functional group density is reached
it can.
Hydroformylation catalysts, especially rhodium (I) catalysts, are converted to metal rhodium and
Polymer containing reffinic unsaturation 106Hydro at a ratio of less than about 200 parts per part
Used in the formylation reaction. Therefore, the hydroformylation reaction is economically feasible.
That is, the catalyst cost is low and the catalyst can be carried out under relatively mild conditions.
The method of the present invention employs a method for hydrating aldehyde groups in polymers containing olefinic unsaturation.
Expressing functional group density as mol% of carbon-carbon double bond to be loformylated
And control the functional group density of the polyaldehyde in the range of 2 mol% to about 90 mol%.
Can be The method of the present invention controls the functional group density of the polyaldehyde within the above range.
Can be controlled to any value, but
A functional group density in the range of 10 mol% to about 85 mol% is preferred. Similarly, anti
Hydroformylation of poly (tertiary amine) containing responsive carbon-carbon double bond
According to the method of the present invention, the total functional group density of the poly (tertiary amine) is from 2 mol% to about 90%.
Available reactive carbon-carbon double in poly (tertiary amine) such that
The functional group density of the aldehyde groups produced by hydroformylating the bond
Can be controlled. Total functional group density is a polymer containing olefinic unsaturation
Hydroformylation of aldehyde groups before and after reductive amination to tertiary amine groups
Mol% of the carbon-carbon double bond that is generated.
In one aspect, the polyaldehyde can be recovered prior to reductive amination. Poly
When recovering the aldehyde, it can be recovered by any conventional recovery method.
For example, when carrying out the hydroformylation reaction in the presence of a solvent (for example, toluene),
Reduce the amount of solvent in the reaction mixture and slowly add methanol while stirring the mixture.
And the polyaldehyde is precipitated. The polymer is then recovered and reconstituted in the original solvent.
Dissolve and reprecipitate with methanol. In this way, the purified polyaldehyde is recovered.
be able to.Reductive amination
Reductive amination is carried out in a suitable solvent in the presence of a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst.
Reacting the polyaldehyde with a primary secondary amine and hydrogen at
Reacting the polyaldehyde with a primary and secondary amine in the presence of a polymetal borohydride.
It is carried out by Poly (tertiary amine) produced by the method of the present invention
Has a ratio of tertiary amine groups to reactive carbon-carbon double bonds in aldehydes in polyaldehydes.
It is substantially equal to the ratio of hydrido groups to reactive carbon-carbon double bonds.
Poly (3rd order) containing a controlled amount of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds.
Amine) reductive amination is suitable in the presence of ruthenium-containing imine hydrogenation catalysts
Reacting the poly (tertiary amine) with primary amine or secondary secondary amine and hydrogen in a simple solvent.
Or poly (tertiary amine) as described above in the presence of an alkali metal borohydride.
Is carried out by reacting with a primary amine or a secondary secondary amine, provided that reduction
Amination was carried out with primary amines in the presence of alkali metal borohydrides.
Primary amine is a sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic primary amine or aromatic
It is a primary amine. The polyamine produced by the method of the present invention is a secondary amine.
Group or a tertiary amine group derived from a secondary secondary amine and a reactive carbon-carbon double bond
Polyethers containing controlled amounts of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds
Substantially equal to the ratio of the aldehyde group in the (tertiary amine) to the reactive carbon-carbon double bond.
New
The functional group density of the polyamine and / or poly (tertiary amine) depends on the polyaldehyde and
And / or the functional group density of the aldehyde groups in the poly (tertiary amine). Therefore
, The functional group density of the polyamine is the total pendant amine functional group density
Carbon in Polymers Containing Olefinic Unsaturation Used to Make Dehydrates-
Easy to range from 2 mol% to about 90 mol% based on the level of carbon double bonds
Can be controlled. Therefore, the total pendant amine functional groups in the polyamine
The density depends on the specific functional group density desired for the end use of the polyamine, from 2 mol% to
Is any value in the range of about 90 mol%, preferably about 10 mol% to about 85 mol%.
obtain. Pendant tertiary amine groups derived from primary and secondary amines in polyamines
Has a functional group density of about 5 to about 95% of the total pendant amine functional groups, provided that the first
Functional density of pendant tertiary amine groups derived from secondary amines of
Is at least 1 mol% and is a pendant secondary amine group or a secondary secondary amine.
The functional group density of pendant tertiary amine groups derived from is at least 1 mol%
. Therefore, the balance of the total pendant amine functional groups is the pendant secondary amine in the polyamine.
Functional groups of amine groups or pendant tertiary amine groups derived from secondary secondary amines
Derived from density.
Suitable for use in the process of the invention using a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst
The amine has the formula RR'NH (wherein R and R'are independently aliphatic, aromatic,
Selected from the group consisting of cyclic groups, substituted aliphatic groups, substituted aromatic groups and substituted alicyclic groups.
Secondary amine represented by the formula2(In the formula, R has the same meaning as above.
Is a primary amine. First secondary amine and second secondary amine
In an embodiment of the present invention in which a primary secondary amine is a secondary secondary amine, R and R'are
Chosen to be different than Min. In the case of substituted aliphatic, substituted aromatic and substituted alicyclic groups
In this case, the substituents on the aliphatic, alicyclic or aromatic groups are
(Where R1, R2, RThree, RFiveAnd R6Are independently hydrogen, aliphatic groups, aromatic groups and
Selected from the group consisting of alicyclic groups, provided that R1And R2At least one of R andFive
And R6At least one of R is other than hydrogen, and RFourIs an aliphatic or aromatic group
And an alicyclic group, m is an integer of 0 to 4, and n is 1
Is an integer of ~ 7) and mixtures thereof. Of the present invention
When a substituted primary or secondary amine is used in the process, the preferred substituents are -OR.1as well as
-NR1R2And the optimal substituent is R1And R2One side
Hydrogen and R1And R2The other is an aliphatic or alicyclic group, -NR1R2Is
.
The term “aromatic” as used herein includes one or more rings and is preferably
Means an unsaturated cyclic hydrocarbon containing from 6 to about 14 carbon atoms. Non-aromatic ring
Non-limiting examples include phenyl, naphthyl and the like. As used herein
The term "aliphatic" means a straight or branched chain hydrocarbon containing from 1 to about 22 carbon atoms.
To taste. The term "cycloaliphatic" as used herein refers to a cycloaliphatic compound, i.e. a closed ring structure.
Including carbon atom arrangement during production, having 3 to about 18 carbon atoms, preferably
Means 3 to about 8 hydrocarbon compounds. A non-limiting example of an alicyclic ring is sikh
Examples include lopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl and the like.
.
Non-limiting examples of suitable primary amines include methylamine, ethylamine, ether
Sopropylamine, n-butylamine, n-hexylamine, n-octylamine
Amine, 2-aminoheptane, cyclohexylamine, cyclooctylamine, ani
Phosphorus, benzylamine, 2-aminoethanol, 4-amino-1-butanol,
2-amino-1-butanol, 6-amino-1-hexanol, 2-amino-1
-Methoxypropane, 4-aminophenol, 4-aminocyclohexanol,
4-aminobenzotrifluoride, N-isopropyl-4-aminophenylami
N, N- (2-butyl) -4-aminophenylamine, N-methylisoamyl-
4-aminophenylamine, N-cyclohexyl-4-aminophenylamine,
N-octyl-4-aminophenylamine, 4-aminodiphenylamine, N,
N-dimethyl ethylene diamine etc. are mentioned.
Non-limiting examples of suitable secondary amines include dimethylamine, diethylamine,
Methyl ethylamine, n-methyl ether
Tanolamine, di (n-propyl) amine, di (ethylhexyl) amine,
Peridine, morpholine, piperazine, di (n-heptyl) amine, N-methyl
Niline, 2-aminooctane, 4-aminodiphenylamine, N-phenyl-N
'-Cyclohexyl-p-phenylenediamine, N, N'-bis- (1-methyl
Propyl) -p-phenylenediamine, dibenzylamine, methylnaphthylami
And the like. Used in the method of the present invention using an alkali metal borohydride.
Suitable amines for the reaction are secondary amines, sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic primary amines as described above.
Amines, primary aromatic amines, and substituted sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic and aromatic primary amines
1 amine. Substituted sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic and aromatic primary amines
The substituents on the aliphatic, alicyclic or aromatic groups are as described above.
Non-limiting example of a suitable sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic amine is isopropyl
Amine, cyclohexylamine, cyclooctylamine, isobutylamine and
Cyclopentylamine may be mentioned.
In a first aspect of the invention, the amount of primary secondary amine used in the method of the invention is
In secondary amine 1 and polyaldehyde
Can be conveniently expressed as a molar ratio of -CHO, i.e. the amount of primary secondary amine
Depends on the functional group density of the polyaldehyde. Such a molar ratio is about 1: 1 to about
30: 1, preferably about 1: 1 to about 20: 1, optimally about 2: 1 to about 10: 1.
possible. The poly (tertiary amine) produced contains pendant tertiary amine functional groups.
Almost all of the aldehyde groups are aminated. The first method used in the method of the present invention
The amount of the amine or secondary secondary amine is the primary amine and -CHO in the poly (tertiary amine).
Can be conveniently expressed as a molar ratio of: primary amine or secondary secondary amine
Depends on the functional group density of the aldehyde groups in the poly (tertiary amine). This
The molar ratio is about 1: 1 to about 30: 1, preferably about 1: 1 to about 20: 1, optimally
Can be from about 2: 1 to about 10: 1. The generated polyamine is the second pendant
And tertiary amine functional groups, and almost all of the aldehyde groups are reductively aminated.
In a second aspect of the invention, of the primary secondary amine used in the method of the invention
The amount is conveniently expressed as a molar ratio of primary and secondary amine to -CHO in the polyaldehyde.
That is, the amount of primary and secondary amines is the functional group density of the polyaldehyde.
And the desired percentage of pendant aldehyde groups to be reductively aminated.
Such a molar ratio depends on the amount of aldehyde groups to be reductively aminated with the primary and secondary amines.
It is typically about 1: 1 depending on Alternatively, the molar ratio is in polyaldehyde
Can be 0.01: 1 to 0.99: 1 depending on the total amount of aldehyde groups of Book
The amount of primary amine or secondary secondary amine used in the method of the invention may vary from the primary amine or the secondary amine.
Is a molar ratio of the secondary secondary amine to —CHO in the poly (tertiary amine) for convenience.
Can be represented, that is, the amount of primary amine or secondary secondary amine is poly (tertiary amine
It depends on the functional group density of the aldehyde group in (). Such a molar ratio is about 1: 1 to
About 30: 1, preferably about 1: 1 to about 20: 1, optimally about 2: 1 to about 10: 1.
Can be. The polyamine produced contains pendant amine functional groups and
Almost all of the do groups are reductively aminated.
In the third aspect of the present invention, the amount of total amine used in the method of the present invention is
It can be conveniently expressed as a molar ratio of total amine and -CHO in polyaldehyde.
That is, the amount of total amine depends on the functional group density of the polyaldehyde. like this
The molar ratio is about 1: 1 to about 30: 1, preferably about 1
: 1 to about 20: 1, optimally about 2: 1 to about 10: 1. In the method of the present invention
The amount of secondary amine and primary amine used depends on the molar ratio of primary amine to secondary amine.
Can be conveniently expressed as Such molar ratio is (1) polyamine product
Desired amount of pendant secondary and tertiary amine groups and (2) primary and secondary amine phases above
It depends on the reactivity. One of ordinary skill in the art will appreciate that a limited number of daily
The desired molar ratio of primary amine to secondary amine can be readily determined by experimental
U. The polyamine produced contains pendant tertiary and secondary amine functional groups and is
Almost all of the dehydrate groups are reductively aminated.
The catalyst used in the reductive amination reaction is a carbon-carbon double bond during the reductive amination.
A ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst that does not hydrogenate bonds. Ruthenium-containing a
Min hydrogenation catalysts can take a wide variety of forms. For example ruthenium (IV) oxide hydration
Acid, such as anhydrous ruthenium (IV) dioxide and ruthenium tetroxide (VIII)
Ruthenium can be added to the reaction mixture in the form of the halide. Alternatively, lute chloride
Ruthenium (III) bromide, Ruthenium (III) bromide, Ruthenium (III) iodide,
Ruthenium (III) tricarbonyl iodide,
It is added as a salt of an inorganic acid such as anhydrous ruthenium (III) chloride and ruthenium nitrate.
Or ruthenium (III) acetate, ruthenium (III) naphthenate,
It may be added as a salt of a suitable organic carboxylic acid such as ruthenium valerate.
, Ruthenium (III) acetylacetonate (ruthenium (III) ac
rutheni containing a carbonyl-containing ligand, such as etylacetonate)
It may be added as an um complex. In addition, carbonyl or ruthenium carbonyl hydride
Ruthenium may be added to the reaction zone as a ru derivative. In this case, with a good example
And triruthenium dodecacarbonyl and other ruthenium carbonyl hydride [
For example H2RuFour(CO)13And HFourRuFour(CO)12] And substituted carbonyl species (eg
For example, tricarbonyl ruthenium (II) chloride dimer [Ru (CO)ThreeCl2]2)
Is mentioned.
Suitable ruthenium-containing imine hydrogenation catalysts include ruthenium oxides and organic catalysts.
Ruthenic acid ruthenium salt, and ruthenium carbonyl or ruthenium hydride
Bonyl derivatives are mentioned. Of these, ruthenium (IV) dioxide hydrate and tetraacid
Ruthenium oxide, anhydrous ruthenium (IV) oxide, acetic acid
Ruthenium, ruthenium (III) acetylacetonate and triruthenium dodecane
Cacarbonyl is particularly preferred. The optimal ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst is tri
Ruthenium Dodecacarbonyl (RuThree(CO)12).
When a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst is used, the reductive amination is hydrogen.
It is carried out in an atmosphere. Reductive amination may optionally change the ratio of carbon monoxide to hydrogen.
Less than about 0.15: 1, preferably less than about 0.1: 1, optimally about 0.05: 1
It can be carried out under full hydrogen and carbon monoxide atmosphere. Hydrogen during reductive amination
Or hydrogen / carbon monoxide pressure from about 150 psig to about 1000 psig, preferably
Or about 200 psig to about 1000 psig. The temperature of reductive amination is about
110 ° C to about 200 ° C, preferably about 120 ° C to about 150 ° C.
The alkali metal borohydride used in the reductive amination is preferably borohydride.
Sodium or lithium, optimally sodium borohydride. Suitable al
A non-limiting example of a potassium metal borohydride is NaBH (O2CCHThree)Three, N
aBHThreeCN, NaBHFour, LiBHFourAnd mixtures thereof. one
Generally suitable alkali metal borohydrate
Oxides have good potency and good results, so NaBH (O2CCHThree)ThreeOver
And NaBHThreeIt is CN.
Reductive amination is typically carried out in the presence of a suitable solvent system. Suitable solvent
Non-limiting examples of systems include toluene, xylene, dimethylformamide (DMF
) And a mixture of alkanes or cycloalkanes (eg DMF / cyclohexane),
Ethers (eg tetrahydrofuran), chlorinated hydrocarbons (eg dichloroethane)
Tan) and the like, and mixtures thereof. Using ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst
A generally preferred solvent system for use is a mixture of DMF and cyclohexane. A
A generally preferred solvent system when using Lucari metal borohydride is tetrahydrofuran.
It is orchid.
The polyamine produced by the method of the present invention may be recovered by any conventional recovery method.
Can be Examples of such recovery methods are described in the examples below.
Example
Example 1
This example illustrates the preparation of polybutadiene-based polyaldehydes.
Polybutadiene (Revertex N4500; 45% vinyl MN = 45)
A sample of 1000.19 g of 00) was dissolved in 1300 mL of toluene. N2Mood
The polymer solution was poured into a 1-gallon autoclave under atmospheric pressure. Then trif
6.9 g of phenylphosphine and hydridocarbonyltris (triphenylphosphine)
N) 0.42 g of rhodium (I)2Added to autoclave under atmosphere. Oh
Close the toclave and place the autoclave at 200 psi N2After pressurizing with N2Moth
N by exhausting the vent2I deaerated further. Then autoclave
400 psi N2Heated down to 80 ° C. N2In the autoclave after removing
160 psi 1: 1 CO / H at 80 ° C2Was charged. 24 from graduated container
87 psig 1: 1 CO / H2The reaction mixture to 1000 rpm until
And stirred. After evacuating the autoclave, the polymer product was taken out. Haute
The reeve was washed with 100 mL of toluene and the wash was added to the polymer product. Generate
The product solution was concentrated by rotary evaporation. This polymer solution is then
It was slowly added dropwise to a solution containing 4: 1 methanol / water. The solution is separated into two phases
And decanted the upper phase. Bottom
The polymer phase was dissolved in toluene and the above precipitation procedure was repeated. From this procedure
The limer product was isolated. Infrared spectra of thin films of polymer products on KBr plates
1730 cm-1Showed aldehyde absorption in.1H NMR is P
(Bd) 32.67% of the double bonds in the polymer were hydroformylated.
Indicated. The aldehyde protons are linked to the olefinic peak in the polymer backbone.
Percentage of integrated and hydroformylated butadiene units
Is calculated. Selective11 H NMR resonance: δ 9.75 major (> 90%);
55 and 9.65 minor, aldehyde; 4.8-5.1, m, CH 2 = C,
5.15-5.65, m.
Example 2
This example is a poly (tertiary amine) using the polyaldehyde prepared in Example 1.
The production of is illustrated.
The toluene solution of polyaldehyde (1) produced in Example 1 was concentrated under reduced pressure. Next
306 g of product 1 in 909 mL of DMF, 573 mL of cyclohexane,
318 g of methylamine and 3.1 g of ruthenium carbonyl were added to a 1-gallon autoclave.
I put it in the rave. Close the autoclave, and
0 psig CO / H2Purged with. 100 psig CO in the autoclave
/ H2And H of 900 psig21 while stirring at a speed of 1000 rpm
Heated to 20 ° C. Gas uptake began when the reaction temperature reached about 100 ° C. Moth
The reaction was allowed to proceed until the uptake stopped (about 4 hours). After cooling to room temperature, auto
The contents of the clave were removed and placed in three 2 L separatory funnels for phase separation. Leakage
The total volume level was recorded on each of the doves. Remove the lower reddish brown DMF layer
It was thrown out and discarded. Add 300 mL of DMF to each separatory funnel, and add cyclohexane.
The liquid level in the flask was then increased to the original volume. Shake the funnel, cyclo
The hexane layer was extracted with DMF and the separation procedure was repeated. Total 3 DMF extraction procedures
I went there. Cyclohexane layer with medium porosity glass-Frit Buchner funnel (
glass-fritted buchner funnel), and
Add ene and rotovaped at 50 ° C. to remove residual DMF.
I left. The polymer was dried in a vacuum line for 2 hours. dFour
-In acetic acid11 H NMR shows complete conversion of the aldehyde to a tertiary amine group
did. Then darken the aminated polymer
Stored in toluene in place. Selected proton NMR resonance (selected pr)
oton NMR resonances (CDThreeCO2D): Olefinic pi
Ark: δ 5.45-5.1, m, and 4.9-4.65, m, CH 2 = C; δ2
. 65, s, (CH 3 )2NH +; δ2.9, s, Polymer-CH 2 NH (CHThree)2
. No aldehyde peak was detected.
Example 3
In this example, the poly (aldehyde) prepared by the method of Example 1 was used.
3 amine).
33 in hydroformylated polybutadiene prepared by the method of Example 1
% Poly-aldehyde having carbon-carbon double bond (63.14 g) was dried with 4Å molecular sieve.
Dissolve in 100 mL of dry toluene and 20 mL of methanol, and use a thermometer, addition funnel and magnet.
This solution was placed in a 2 L 3-neck round bottom flask equipped with a stir bar. The solution is further TH
It was diluted with 500 mL of F and 40 mL of methanol. N2After cooling down to 5 ℃,
Methylamine (50 g) was added with stirring. After 15 minutes 4. in dioxane solution.
85.8 mL of 5M HCl was added slowly to the solution via an addition funnel. Finally
Cyanoborohydride
Add 17 g of sodium slowly with a funnel and rinse the flask with 20 mL of THF.
Was. The solution was stirred for 40 hours and allowed to warm slowly to room temperature. For polymer solution
After adding 60 mL of water and stirring for 1 hour, it was filtered. Concentrate the filtrate to a volume of 200 mL.
After shrinking and allowing to stand for 2 hours, the upper polymer phase was added with 400 mL of methanol and 100 m of water.
It was slowly added dropwise to the mixture of L. The bottom polymer phase was decanted and separated. Sinking
The procedure was repeated. 64.6 g of poly (tertiary amine) was isolated. Elemental analysis (
Found:% C80.62,% H11.66,% N6.62. dFour-In acetic acid1H
NMR showed that the aldehyde was completely converted to tertiary amine groups. Choice Pro
Ton NMR resonance (CDThreeCO2D): Olefinic peak: δ 5.45-5.1
m, and 4.9-4.65, m, CH 2 = C; δ2.65, s, (CH 3 )2NH
+; Δ2.9, s, polymer-CH 2 NH (CHThree)2. Aldehyde peak detected
Was not done.
Example 4
This example is based on a polybutadiene with a controlled amount of aldehyde groups.
1 illustrates the production of poly (tertiary amine).
Carbon-carbon double bond 3 prepared in Example 2 and functionalized with a dimethylamino group
Poly (tertiary amine) based on polybutadiene containing 2.67% (30 g)
Was dissolved in 180 mL of toluene in a 300 mL Parr reactor. HRh (CO
) (PPhThree)Three(0.009g) and PPhThree(0.09g) was added to the reactor
. The reactor was sealed and then purged with 25 psig nitrogen three times. 3 ps reactor
Heated to 100 ° C. under ig nitrogen. React when the reactor temperature stabilizes at 100 ° C
600 psig syngas (H2/ CO 1: 1). Scale
Monitor gas uptake and cool reactor when desired amount of gas is uptaken
Then, it was evacuated and the reaction was completed. The reaction mixture was then removed from the reactor. Small sun
Dry the pull under reduced pressure,1It was analyzed by 1 H NMR. According to NMR, the starting poly (
43.07% of the double bonds in the tertiary amine) or 29.00% of the first double bonds
It was found to be functionalized with aldehyde groups.
Example 5
This example demonstrates that poly (3rd order) containing a controlled amount of aldehyde groups prepared in Example 4 was used.
Amine) polybutadiene
The production of polyamines based on
A poly (tertiary amine) containing a controlled amount of aldehyde groups prepared in Example 3
Concentration on a rotary evaporator removed almost all of the toluene present.
Next, the polymer was mixed with 60 mL of dimethylformamide (DMF) and 60 mL of cyclohexane.
Dissolved in mL mixture. RuThree(CO)12(0.100g) was added and
Pyramine (3 eq / CHO; 0.318 mol; 18.80 g) was added. reaction
Seal the vessel, H2Purged 6 times with / CO (1: 1). H in the reactor2/ CO (1:
1) to 67 psig and then H to total pressure of 412 psig2Was charged.
The reactor was heated to 120 ° C. When the temperature of the reactor stabilizes, 600 ps is added to the reactor.
H up to ig2Was charged and allowed to react overnight. The reactor was cooled and evacuated. Reaction mixture
The product was filtered through glass wool and placed in a 250 mL separatory funnel, and the phases were separated. Shi
After washing the hexane layer with DMF (60 mL) three times, the cyclohexane layer was separated.
, All solvent was removed. The polymer was then redissolved in toluene. Vacuum dry the sample
It was dried and analyzed. dFour-In acetic acid11 H NMR shows dimethylamido bound to a polymer.
And characteristic peaks of isopropylamino group were shown. N
Unreacted aldehyde was not detected by MR. Elemental analysis: Calculated value: C78.0
2%, H12.84%, N9.14%; Found: C77.79%, H12.98.
%, N 9.04%. The above results indicate that the polymer has secondary and tertiary amine groups as desired.
It shows that it was selectively functionalized. The final product was a stable soluble polymer
.
Example 6
This example shows a controlled amount when the secondary amine group is added before the tertiary amine group.
Of stable soluble polyamines containing secondary and tertiary amine groups of
It is a comparative example to prove.Polyaldehyde:
Polybutadiene (25.0 g, Aldrich 20,050-6; 4500
M. N. 45% vinyl; 55% cis and trans) in 300 mL Parr solution
I put it in the reactor. Triphenylphosphine (PPhThree0.30 g) into the reactor
In addition, HRh (CO) (PPhThree)Three(0.03g) was also added to the reactor. reaction
The body was dissolved in 150 mL of toluene and the reactor was closed. 25 while stirring the reactor
Reactor under 2 psig nitrogen after purging with psig nitrogen
Was heated to 100 ° C. Once the reactor temperature has stabilized, add 200 psig to the reactor.
H2/ CO (synthesis gas) was charged. To observe the pressure drop in a graduated container
More gas uptake was monitored. Once the proper amount of gas is ingested, the reaction mixture is rapidly
The reaction was stopped by cooling and venting the synthesis gas. Then the reaction mixture is charged with nitrogen.
Purge (3 x 25 psig) and remove from reactor. Rotary solution
It was concentrated by evaporation. Toluene the polymer with methanol / water (4: 1)
The precipitate separated from the solution. Decant solvent, redissolve polymer in toluene,
Precipitated with methanol / water (4: 1). Redissolve the polymer in toluene and
Dry pull1 1 H NMR analysis was performed.11 H NMR is based on aldehyde groups 33
. It showed 85% functionalization.Poly secondary amine:
Aliquot of polyaldehyde solution (12.69 g solution; 5.0 g polymer)
Fractionation was performed and toluene was removed by rotary evaporation. Polymer
Dissolve in methylformamide (DMF), and add DMF to a total volume of 75 mL.
Transferred to a 00 mL Parr reactor. Ruthenium carbonyl (RuThree(CO)12
0.01 g) and isopro
Pyramine (3.0 eq; 6.74 g) was added to the reactor. Cyclohexane (7
5 mL) was added to the reactor and the reactor was closed. Reactor to 60 psig syngas (
H2Purged twice with / CO; 1: 1). Charge reactor with 60 psig syngas
After filling, hydrogen was filled up to a total pressure of 400 psig. Reactor with inlet valve closed
Was heated to 120 ° C. When the reaction was allowed to proceed for 7 hours, gas uptake was stopped at this point.
It was stopped. After the reactor was cooled and evacuated, it was purged with 25 psig nitrogen three times.
Was. The reaction mixture was removed from the reactor and the phases were separated in a 500 mL separatory funnel.
When the phase separation was complete, the lower DMF layer was removed. DMF (75 mL) and cyclohex
Add Sun (30 mL) to the polymer solution, mix, and then phase separate to cyclohexane.
A second extraction of layers was performed. The DMF layer was removed and the cyclohexane layer was
-Dried with an evaporator. The polymer was redissolved in toluene. Polymer
Of recoat11 H NMR shows that the aldehyde group becomes an isopropylamine group on the polymer.
It was shown that it was converted.Poly secondary amine-aldehyde:
Dissolve isopropylamino-substituted polybutadiene in toluene and add 100 mL of P
The arr reactor was charged. Trife
Nylphosphine (1.5 g) and HRh (CO) (PPhThree)ThreeAnti (0.03g)
In addition to the reactor, it was washed with a small amount of toluene (~ 5 mL). Close reactor, 25 ps
Purged with ig nitrogen 3 times. Then place the reactor under 2 psig nitrogen to 100 ° C.
Heated. Once the reactor temperature equilibrated, 200 psig of syngas was charged. Eye
The reaction was allowed to proceed until 55 psig of gas had been taken up from the vessel. Reactor
Was cooled and evacuated, then purged with 25 psig nitrogen three times. Reaction mixture
It was taken out of the reactor, put in a bottle, sparged with nitrogen, and then stored in a freezer. Dissolution
Dry an aliquot of the liquid in a vacuum line,11 H NMR analysis was performed. Active on polymer
Due to the presence of the formyl group and the secondary amine group, an aliquot can be used for a very short time (30 seconds
) Dried to remove most of the toluene. A long time dried aliquot gels
, Not soluble in organic solvent. Then the polymer is added to CDClThreeMelted into. Of polymer1
1 H NMR showed that 17.42% of the first double bond in the polymer was hydroformylated.
It was shown that it was done.Reductive amination of poly secondary amine-aldehydes
Poly secondary amine-aldehyde was dissolved in toluene and 300 mL Parr reaction was performed.
I put it in a bowl. Ruthenium carbonyl
(RuThree(CO)120.100 g) was added to the reactor. Another weight that weighs itself
Add 50 mL of DMF to the rusco and stopper with a rubber stopper.
Dimethylamine was bubbled in until it was dissolved in DMF. Dimethyl
The amine solution was added to the reactor and the reactor was closed. Set the reactor to 100 psig of synthetic gas.
Su (1: 1 H2/ CO) twice and then fill with synthesis gas up to 60 psig.
I filled it. Then fill the reactor with hydrogen to a total pressure of 400 psig and then turn on the inlet valve.
The reactor was closed and heated to 120 ° C. The reaction was allowed to proceed for 17 hours, at this point
The gas intake was stopped at. 25 psig nitrogen after cooling and venting the reactor
Purged three times. The reaction mixture was removed from the reactor. Rotary toluene
Upon removal from the solution by evaporation, the polymer at this point gelled,
It no longer dissolves in organic solvents. This method includes both secondary and tertiary amine groups
No stable soluble polymer was produced.
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1996年1月4日
【補正内容】
米国特許第4,657,984号は触媒としてルテニウム又はロジウムホスフ
ィンを使用して一酸化炭素、水素、高分子オレフィン及び第2アミンから高分子
ポリ(第3アミン)を製造する方法を開示している。この特許は、これらの特定
触媒を使用すると反応が助長され、ひいては内部及びビニルオレフィン基の官能
化が助長されると述べている。
欧州特許出願第0,603,146号は官能基密度制御ポリ(第2アミン)及
びその製造方法に関している。第2アミンは、オレフィン性不飽和を含むポリマ
ーの触媒を用いたヒドロホルミル化及びそれに続く還元的アミノ化によって製造
される。
このように、高分子第2及び第3ポリアミンの製造に関する従来技術は、種々
の条件下で種々の触媒を使用してビニルオレフィンと内部オレフィンを反応させ
得るアミノメチル化反応を教示している。しかしながら、アミノメチル化従来技
術はポリアルデヒド又はポリアルデヒドから製造されるポリアミンの官能化度即
ち官能基密度、特に種々のアミンペンダント基の量の制御方法について何ら教示
していないので、これらの反応はヒドロホルミル化及び還元的
アミノ化の反応シーケンスとは著しく異なる。
より温和な反応条件を使用して、その結果、制御された量のペンダント第3ア
ミン及びペンダント第2アミン基、又は制御された量の2種の異なるペンダント
第3アミン基を含む官能基密度の高いポリマーを生じ、有機溶剤に可溶性のポリ
マーを生成する、残留反応性炭素−炭素二重結合を含む官能基密度制御ポリアミ
ンの製造方法が実現されるならば極めて望ましいことである。
本発明によると、制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量のペ
ンダント第2アミン又は異なった第3アミン基を含むポリアミンの製造方法が提
供され、該方法は、(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)ア
ルカリ金属ホウ水素化物(alkali metal borohydride
)の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のペンダントアルデヒド基及
び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリアルデヒドを第1の第2アミンと接触さ
せて、第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比がポリアルデヒド中のアル
デヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しいポリ(第3アミン)
を生成する段階と、ヒドロホルミル化触媒の存在下にヒドロホルミル化条件下で
反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)を一酸化炭素及び水素と接
触させて、制御された量のアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポ
リ(第3アミン)を生成する段階と、(1)水素とルテニウム含有イミン水素化
触媒又は(2)アルカリ金属ホウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制
御された量のアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミ
ン)を第1アミン又は第2の第2アミ
ンと反応させて、第2アミン基又は第2の第2アミンから誘導される第3アミン
基と反応性炭素−炭素二重結合の比が制御された量のアルデヒド基及び反応性炭
素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)中のアルデヒド基と反応性炭素−炭
素二重結合の比に本質的に等しいポリアミンを生成する段階とを含み、但し制御
された量のアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)
の還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で第1アミンを用いて実
施される場合には、第1アミンは立体障害脂肪族もしくは脂環式第1アミン又は
芳香族第1アミンである。1態様において、還元的アミノ化は一酸化炭素の存在
下で実施される。別の態様において、ポリアルデヒドは、オレフィン性不飽和を
含むポリマーをヒドロホルミル化触媒の存在下で一酸化炭素及び水素と接触させ
ることにより生成される。更に別の態様において、制御された量のアルデヒド基
及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリアルデヒド又はポリ(第3アミン)中
のアルデヒド基の量は、ヒドロホルミル化中に一酸化炭素と水素の消費を制御す
ることにより制御される。
更に本発明によると、制御された量のペンダント第3ア
ミン基と制御された量のペンダント第2アミン又は異なった第3アミン基を含む
ポリアミンの製造方法が提供され、該方法は、(1)水素とルテニウム含有イミ
ン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条
件下で制御された量のペンダントアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を
含むポリアルデヒドを、還元的アミノ化すべきペンダントアルデヒド基の百分率
に依存する量の第1の第2アミンと接触させて、ポリ(第3アミン)中のペンダ
ント第3アミン基及びペンダントアルデヒド基の和と反応性炭素−炭素二重結合
の比がポリアルデド中のペンダントアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の
比に本質的に等しくなるように、制御された量のペンダント第3アミン基、制御
された量のペンダントアルデヒド基及び制御された量の反応性炭素−炭素二重結
合を含むポリ(第3アミン)を生成する段階と、(1)水素とルテニウム含有イ
ミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホウ水素化物の存在下に還元的アミノ化
条件下でポリ(第3アミン)を第1アミン又は第2の第2アミンと接触させて、
第2アミン基又は第2の第2アミンから誘導される第3アミン基と反応性炭素−
炭素二重結合の比がポリ(第3アミ
ン)中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しいポリア
ミンを生成する段階とを含み、但し還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物
の存在下で第1アミンを用いて実施される場合には、第1アミンは立体障害脂肪
族もしくは脂環式第1アミン又は芳香族第1アミンである。1態様において、還
元的アミノ化は一酸化炭素の存在下で実施される。別の態様において、ポリアル
デヒドは、オレフィン性不飽和を含むポリマーをヒドロホルミル化触媒の存在下
で一酸化炭素及び水素と接触させることにより生成される。更に別の態様におい
て、ポリアルデヒドの官能基密度、即ちオレフィン性不飽和を含むポリマー中で
アルデヒド基にヒドロホルミル化される炭素−炭素二重結合のモル百分率は、ヒ
ドロホルミル化中に一酸化炭素と水素の消費を制御することにより制御される。
更に本発明によると、制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量
のペンダント第2アミン基を含むポリアミンの製造方法が提供され、該方法は、
(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホウ水素
化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のペンダントアルデヒド基
及び炭素−炭素二重結合を
含むポリアルデヒド、第1の第2アミン及び第1アミンを接触させて、第3アミ
ン基及び第2アミン基数の和と反応性炭素−炭素二重結合の比がポリアルデヒド
中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しいポリ(第2
/第3アミン)を生成する段階を含み、第1の第
発明の詳細な説明
本発明の第1の態様は、制御された量のペンダント第3アミン基と制御された
量のペンダント第2アミン又は異なった第3アミン基を含むポリアミンの製造方
法に関し、該方法は、(a)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は
(2)アルカリ金属ホウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された
量のペンダントアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリアルデヒ
ドを第1の第2アミンと接触させて、第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合
の比がポリアルデヒド中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質
的に等しいポリ(第3アミン)を生成する段階と、(b)ヒドロホルミル化触媒
の存在下にヒドロホルミル化条件下で反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第
3アミン)を一酸化炭素及び水素と接触させて、制御された量のアルデヒド基及
び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)を生成する段階と、(c
)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホウ水
素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のアルデヒド基及び反応
性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)を第1アミ
ン又は第2の第2アミンと反応させて、第2アミン基又は第2の第2アミンから
誘導される第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比が制御された量のアル
デヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)中のアルデヒ
ド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しいポリアミンを生成する段
階とを含み、但し(c)の還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で
第1アミンを用いて実施される場合には、第1アミンは立体障害脂肪族もしくは
脂環式第1アミン又は芳香族第1アミンである。
本発明の第1の態様の方法によると、(a)のポリアルデヒドはオレフィン性
不飽和を含むポリマーをヒドロホルミル化触媒の存在下で一酸化炭素及び水素と
接触させることにより生成される。また、還元的アミノ化が水素とルテニウム含
有イミン水素化触媒の存在下で実施される場合には、(a)又は(c)の還元的
アミノ化は場合により一酸化炭素の存在下で実施され得る。還元的アミノ化中に
一酸化炭素が存在する場合、一酸化炭素と水素のモル比は約0.15:1未満、
好ましくは約0.1:1未満、最適には約0.05:1未満である。
本発明の第2の態様は制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量
のペンダント第2アミン又は異なった第3アミン基を含むポリアミンの製造方法
に関し、該方法は、(a)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(
2)アルカリ金属ホウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量
のペンダントアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリアルデヒド
を、還元的アミノ化すべきペンダントアルデヒド基の百分率に依存する量の第1
の第2アミンと接触させて、ポリ(第3アミン)中のペンダント第3アミン基及
びペンダントアルデヒド基の和と反応性炭素−炭素二重結合の比がポリアルデド
中のペンダントアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しく
なるように、制御された量のペンダント第3アミン基、制御された量のペンダン
トアルデヒド基及び制御された量の反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3
アミン)を生成する段階と、(b)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触
媒又は(2)アルカリ金属ホウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で(a
)のポリ(第3アミン)を第1アミン又は第2の第2アミンと接触させて、第2
アミン基又は第2の第2アミンから誘
導される第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比が(a)のポリ(第3ア
ミン)中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しいポリ
アミンを生成する段階とを含み、但し(b)の還元的アミノ化がアルカリ金属ホ
ウ水素化物の存在下で第1アミンを用いて実施される場合には、第1アミンは立
体障害脂肪族もしくは脂環式第1アミン又は芳香族第1アミンである。
本発明の第2の態様の方法によると、ポリアルデヒドは、オレフィン性不飽和
を含むポリマーをヒドロホルミル化触媒の存在下で一酸化炭素及び水素と接触さ
せることにより生成される。また、(a)又は(b)の還元的アミノ化が水素と
ルテニウム含有イミン水素化触媒の存在下で実施される場合には、還元的アミノ
化は場合により一酸化炭素の存在下で実施され得る。還元的アミノ化中に一酸化
炭素が存在する場合、一酸化炭素と水素のモル比は約0.15:1未満、好まし
くは約0.1:1未満、最適には約0.05:1未満である。
本発明の第3の態様は制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量
のペンダント第2アミン基を含むポリアミンの製造方法に関し、該方法は、(a
)(1)水素
1態様では還元的アミノ化前にポリアルデヒドを回収することができる。ポリ
アルデヒドを回収する場合には、任意の慣用回収方法で回収することができる。
例えば溶剤(例えばトルエン)の存在下でヒドロホルミル化反応を行う場合には
、反応混合物中の溶剤量を減らし、混合物を撹拌しながらメタノールをゆっくり
と加えてポリアルデヒドを沈殿させる。次いでポリマーを回収し、元の溶剤に再
溶解し、メタノールで再び沈殿させる。こうして精製ポリアルデヒドを回収する
ことができる。還元的アミノ化
還元的アミノ化は、ルテニウム含有イミン水素化触媒の存在下に適切な溶剤中
で上記ポリアルデヒドを第1の第2アミン及び水素と反応させるか、又はアルカ
リ金属ホウ水素化物の存在下で上記ポリアルデヒドを第1の第2アミンと反応さ
せることにより実施される。本発明の方法により製造されるポリ(第3アミン)
は、第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比がポリアルデヒド中のアルデ
ヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しい。
制御された量のアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3
アミン)の還元的アミノ化は、ルテ
ニウム含有イミン水素化触媒の存在下に適切な溶剤中でポリ(第3アミン)を第
1アミン又は第2の第2アミン及び水素と反応させるか、又はアルカリ金属ホウ
水素化物の存在下で上記ポリ(第3アミン)を第1アミン又は第2の第2アミン
と反応させることにより実施され、但し還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素
化物の存在下で第1アミンを用いて実施される場合には、第1アミンは立体障害
脂肪族もしくは脂環式第1アミン又は芳香族第1アミンである。本発明の方法に
より製造されるポリアミンは、第2アミン基又は第2の第2アミンから誘導され
る第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比が制御された量のアルデヒド基
及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)中のアルデヒド基と反
応性炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しい。
ポリアミン及び/又はポリ(第3アミン)の官能基密度は、ポリアルデヒド及
び/又はポリ(第3アミン)中のアルデヒド基の官能基密度に依存する。従って
、ポリアミンの官能基密度は、合計ペンダントアミン官能基密度が出発ポリアル
デヒドを製造するために使用するオレフィン性不飽和を含むポリマー中の炭素−
炭素二重結合のレベルに基
づき2モル%〜約90モル%の範囲となるように容易に制御することができる。
従って、ポリアミン中の合計ペンダントアミン官能基密度はポリアミンの最終用
途に所望される特定官能基密度に依存して2モル%〜約90モル%、好ましくは
約10モル%〜約85モル%の範囲の任意の値であり得る。ポリアミン中の第1
の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基の官能基密度は合計ペンダ
ントアミン官能基の約5〜約95%であり、但し第1の第2アミンから誘導され
るペンダント第3アミン基の官能基密度は少なくとも1モル%であり、ペンダン
ト第2アミン基又は第2の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基の
官能基密度は少なくとも1モル%である。従って、合計ペンダントアミン官能基
の残余はポリアミン中のペンダント第2アミン基又は第2の第2アミンから誘導
されるペンダント第3アミン基の官能基密度から誘導される。請求の範囲
1.制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量のペンダント第2ア
ミン又は異なった第3アミン基を含むポリアミンの製造方法であって、
(a)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホ
ウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のペンダントアルデ
ヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリアルデヒドを第1の第2アミン
と接触させて、第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比が前記ポリアルデ
ヒド中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しいポリ(
第3アミン)を生成する段階と、
(b)ヒドロホルミル化触媒の存在下にヒドロホルミル化条件下で反応性炭素−
炭素二重結合を含む前記ポリ(第3アミン)を一酸化炭素及び水素と接触させて
、制御された量のアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3
アミン)を生成する段階と、
(c)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホ
ウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のアルデヒド基及び
反応性炭素−
炭素二重結合を含む前記ポリ(第3アミン)を第1アミン又は第2の第2アミン
と反応させて、第2アミン基又は前記第2の第2アミンから誘導される第3アミ
ン基と反応性炭素−炭素二重結合の比が、制御された量のアルデヒド基及び反応
性炭素−炭素二重結合を含む前記ポリ(第3アミン)中のアルデヒド基と反応性
炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しい前記ポリアミンを生成する段階とを含
み、但し(c)の前記還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で第
1アミンを用いて実施される場合には、前記第1アミンは立体障害脂肪族もしく
は脂環式第1アミン又は芳香族第1アミンである前記方法。
2.前記第1の第2アミン及び前記第2の第2アミンが式RR’NH(式中、R
及びR’は独立して脂肪族基、芳香族基、脂環式基、置換脂肪族基、置換芳香族
基及び置換脂環式基から構成される群から選択される)により表され、但し前記
第1の第2アミンと前記第2の第2アミンは相互に異なり、前記第1アミンは式
RNH2(式中、Rは上記と同義である)により表される請求項1に記載の方法
。
3.前記置換脂肪族、置換芳香族又は置換脂環式基上の置換基が、
(式中、R1、R2、R3、R5及びR6は独立して水素、脂肪族基、芳香族基及び
脂環式基から構成される群から選択され、但しR1及びR2の少なくとも一方とR5
及びR6の少なくとも一方は水素以外のものであり、R4は脂肪族基、芳香族基
及び脂環式基から構成される群から選択され、mは0〜4の整数であり、nは1
〜7の整数である)及びその混合物から構成される群から選択される請求項2に
記載の方法。
4.(c)のアミンが前記第1アミンである請求項1に記載の方法。
5.(c)のアミンが前記第2の第2アミンである請求項1に記載の方法。
6.前記ポリアミンの合計ペンダントアミン官能基密度が2モル%〜約90モル
%であり、前記第1の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基の官能
基密度が合計ペンダントアミン官能基密度の約5〜約95%であり、但し前記第
1の第2アミンから誘導されるペンダント第3ア
ミン基の官能基密度は少なくとも1モル%であり、ペンダント第2アミン基又は
前記第2の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基の官能基密度は少
なくとも1モル%である請求項1に記載の方法。
7.(a)又は(c)の前記還元的アミノ化がルテニウム含有イミン水素化触媒
の存在下で実施される請求項1に記載の方法。
8.前記ルテニウム含有イミン水素化触媒がトリルテニウムドデカカルボニルで
ある請求項7に記載の方法。
9.(a)又は(c)の前記還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で
実施される請求項1に記載の方法。
10.前記アルカリ金属ホウ水素化物がNaBH(O2CCH3)3又はNaBH3C
Nである請求項9に記載の方法。
11.(a)及び(c)の前記還元的アミノ化が一酸化炭素の存在下で実施され
る請求項7に記載の方法。
12.(a)の前記ポリアルデヒドが、オレフィン性不飽和を含むポリマーをヒ
ドロホルミル化触媒の存在下で一酸化炭素及び水素と接触させることにより生成
される請求項1に記載の方法。
13.オレフィン性不飽和を含む前記ポリマーがポリブタ
ジエン及びポリ(エチレンプロピレンジエンモノマー)から構成される群から選
択される請求項12に記載の方法。
14.前記ポリアルデヒド中のアルデヒド基の量が、前記ヒドロホルミル化中に
一酸化炭素と水素の消費を制御することにより制御される請求項12に記載の方
法。
15.制御された量のアルデヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含む前記ポ
リ(第3アミン)中のアルデヒド基の量が、(b)の前記ヒドロホルミル化中に一
酸化炭素と水素の消費を制御することにより制御される請求項1に記載の方法。
16.制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量のペンダント第2
アミン又は異なった第3アミン基を含むポリアミンの製造方法であって、
(a)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホ
ウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のペンダントアルデ
ヒド基及び反応性炭素−炭素二重結合を含むポリアルデヒドを、還元的アミノ化
すべきペンダントアルデヒド基の百分率に依存する量の第1の第2アミンと接触
させて、ポリ(第3アミン)中のペンダント第3アミン基及びペンダントアルデ
ヒド基
の和と反応性炭素−炭素二重結合の比が前記ポリアルデド中のペンダントアルデ
ヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質的に等しくなるように、制御され
た量のペンダント第3アミン基、制御された量のペンダントアルデヒド基及び制
御された量の反応性炭素−炭素二重結合を含むポリ(第3アミン)を生成する段
階と、
(b)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホ
ウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で(a)の前記ポリ(第3アミン)
を第1アミン又は第2の第2アミンと接触させて、第2アミン基又は前記第2の
第2アミンから誘導される第3アミン基と反応性炭素−炭素二重結合の比が(a
)の前記ポリ(第3アミン)中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比
に本質的に等しい前記ポリアミンを生成する段階とを含み、但し(b)の前記還
元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で第1アミンを用いて実施さ
れる場合には、前記第1アミンは立体障害脂肪族もしくは脂環式第1アミン又は
芳香族第1アミンである前記方法。
17.前記第1の第2アミン及び前記第2の第2アミンが式RR’NH(式中、
R及びR’は独立して脂肪族基、芳
香族基、脂環式基、置換脂肪族基、置換芳香族基及び置換脂環式基から構成され
る群から選択される)により表され、但し前記第1の第2アミンと前記第2の第
2アミンは相互に異なり、前記第1アミンは式RNH2(式中、Rは上記と同義
である)により表される請求項16に記載の方法。
18.前記置換脂肪族、置換芳香族又は置換脂環式基上の置換基が式:
(式中、R1、R2、R3、R5及びR6は独立して水素、脂肪族基、芳香族基及び
脂環式基から構成される群から選択され、但しR1及びR2の少なくとも一方とR5
及びR6の少なくとも一方は水素以外のものであり、R4は脂肪族基、芳香族基
及び脂環式基から構成される群から選択され、mは0〜4の整数であり、nは1
〜7の整数である)及びその混合物から構成される群から選択される請求項17
に記載の方法。
19.(b)のアミンが前記第1アミンである請求項16に記載の方法。
20.(b)のアミンが前記第2の第2アミンである請求項16に記載の方法。
21.前記ポリアミンの合計ペンダントアミン官能基密度が2モル%〜約90モ
ル%であり、前記第1の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基の官
能基密度が合計ペンダントアミン官能基密度の約5〜約95%であり、但し前記
第1の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基の官能基密度は少なく
とも1モル%であり、ペンダント第2アミン基又は前記第2の第2アミンから誘
導されるペンダント第3アミン基の官能基密度は少なくとも1モル%である請求
項16に記載の方法。
22.(a)又は(b)の前記還元的アミノ化がルテニウム含有イミン水素化触
媒の存在下で実施される請求項16に記載の方法。
23.前記ルテニウム含有イミン水素化触媒がトリルテニウムドデカカルボニル
である請求項22に記載の方法。
24.(a)又は(b)の前記還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存
在下で実施される請求項16に記載の方法。
25.前記アルカリ金属ホウ水素化物がNaBH(O2C
CH3)3又はNaBH3CNである請求項24に記載の方法。
26.(a)又は(b)の前記還元的アミノ化が一酸化炭素の存在下で実施され
る請求項22に記載の方法。
27.(a)の前記ポリアルデヒドが、オレフィン性不飽和を含むポリマーをヒ
ドロホルミル化触媒の存在下で一酸化炭素及び水素と接触させることにより生成
される請求項16に記載の方法。
28.オレフィン性不飽和を含む前記ポリマーがポリブタジエン及びポリ(エチ
レンプロピレンジエンモノマー)から構成される群から選択される請求項27に
記載の方法。
29.前記ポリアルデヒド中のアルデヒド基の量が、前記ヒドロホルミル化中に
一酸化炭素と水素の消費を制御することにより制御される請求項27に記載の方
法。
30.制御された量のペンダント第3アミン基と制御された量のペンダント第2
アミン基を含むポリアミンの製造方法であって、
(a)(1)水素とルテニウム含有イミン水素化触媒又は(2)アルカリ金属ホ
ウ水素化物の存在下に還元的アミノ化条件下で制御された量のペンダントアルデ
ヒド基と炭素
−炭素二重結合を含むポリアルデヒド、第1の第2アミン及び第1アミンを接触
させて、第3アミン基及び第2アミン基数の和と反応性炭素−炭素二重結合の比
が前記ポリアルデヒド中のアルデヒド基と反応性炭素−炭素二重結合の比に本質
的に等しいポリ(第2/第3アミン)を生成する段階を含み、前記第1の第2ア
ミンと前記第1アミンのモル比が前記第1の第2アミンと前記第1アミンの相対
反応性及びペンダント第3アミン基とペンダント第2アミン基の所望の制御され
た量に依存し、但し前記還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で
実施される場合には、前記第1アミンは立体障害脂肪族もしくは脂環式第1アミ
ン又は芳香族第1アミンである前記方法。
31.前記第1の第2アミンが式RR’NH(式中、R及びR’は独立して脂肪
族基、芳香族基、脂環式基、置換脂肪族基、置換芳香族基及び置換脂環式基から
構成される群から選択される)により表され、前記第1アミンが式RNH2(式
中、Rは上記と同義である)により表される請求項30に記載の方法。
32.前記置換脂肪族、置換芳香族又は置換脂環式基上の置換基が式:
(式中、R1、R2、R3、R5及びR6は独立して水素、脂肪族基、芳香族基及び
脂環式基から構成される群から選択され、但しR1及びR2の少なくとも一方とR5
及びR6の少なくとも一方は水素以外のものであり、R4は脂肪族基、芳香族基
及び脂環式基から構成される群から選択され、mは0〜4の整数であり、nは1
〜7の整数である)及びその混合物から構成される群から選択される請求項31
に記載の方法。
33.前記ポリアミンの合計ペンダントアミン官能基密度が2モル%〜約90モ
ル%であり、前記第1の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基の官
能基密度が合計ペンダントアミン官能基密度の約5〜約95%であり、但し前記
第1の第2アミンから誘導されるペンダント第3アミン基の官能基密度は少なく
とも1モル%であり、ペンダント第2アミン基の官能基密度は少なくとも1モル
%である請求項30に記載の方法。
34.前記還元的アミノ化がルテニウム含有イミン水素化
触媒の存在下で実施される請求項30に記載の方法。
35.前記ルテニウム含有イミン水素化触媒がトリルテニウムドデカカルボニル
である請求項34に記載の方法。
36.前記還元的アミノ化がアルカリ金属ホウ水素化物の存在下で実施される請
求項30に記載の方法。
37.前記アルカリ金属ホウ水素化物がNaBH(O2CCH3)3又はNaBH3
CNである請求項36に記載の方法。
38.前記還元的アミノ化が一酸化炭素の存在下で実施される請求項34に記載
の方法。
39.(a)の前記ポリアルデヒドが、オレフィン性不飽和を含むポリマーをヒ
ドロホルミル化触媒の存在下で一酸化炭素及び水素と接触させることにより生成
される請求項30に記載の方法。
40.オレフィン性不飽和を含む前記ポリマーがポリブタジエン及びポリ(エチ
レンプロピレンジエンモノマー)から構成される群から選択される請求項39に
記載の方法。
41.前記ポリアルデヒド中のアルデヒド基の量が、前記ヒドロホルミル化中に
一酸化炭素と水素の消費を制御する
ことにより制御される請求項39に記載の方法。
42.式:
(式中、P1を含む反復単位及びP2を含む反復単位は、ヒドロホルミル化及び還
元的アミノ化されたオレフィン性不飽和を含むポリマーの反復単位を表し、P3
は反応性炭素−炭素二重結合をもつオレフィン性不飽和を含む同一ポリマーの反
復単位を表し、R、R’及びR”は独立して脂肪族基、芳香族基、脂環式基、置
換脂肪族基、置換芳香族基及び置換脂環式基から構成される群から選択され、P1
を含む反復単位とP2を含む反復単位の和は、P1を含む反復単位とP2を含む反
復単位とP3反復単位の和の約2〜約90%であり、P2を含む反復単位の数はP1
を含む反復単位とP2を含む反復単位の数の和の約5〜約95%であり、但しP1
を含む反復単位とP2を含む反復単位の数は、P1
を含む反復単位とP2を含む反復単位とP3反復単位の数の和の各々少なくとも1
%である)の反復単位を含むポリアミン。
43.P1を含む反復単位とP2を含む反復単位の和がP1を含む反復単位とP2を
含む反復単位とP3反復単位の和の約10〜約85%である請求項42に記載の
ポリアミン。
44.前記置換脂肪族、置換芳香族及び置換脂環式基の置換基が、
(式中、R1、R2、R3、R5及びR6は独立して水素、脂肪族基、芳香族基及び
脂環式基から構成される群から選択され、但しR1及びR2の少なくとも一方とR5
及びR6の少なくとも一方は水素以外のものであり、R4は脂肪族基、芳香族基
及び脂環式基から構成される群から選択され、mは0〜4の整数であり、nは1
〜7の整数である)及びその混合物から構成される群から選択される請求項42
に記載のポリアミン。
45.前記ポリアミンが式:
の反復単位を本質的に含まない請求項42に記載のポリアミン。
46.前記ポリアミンが式:
の反復単位を本質的に含まない請求項42に記載のポリアミン。
47.式:
(式中、P1を含む反復単位及びP2を含む反復単位は、ヒドロホルミル化及び還
元的アミノ化されたオレフィン性不飽和を含むポリマーの反復単位を表し、P3
は反応性炭素−炭素二重結合をもつオレフィン性不飽和を含む同一ポリマーの反
復単位を表し、R、R’、R”及びR’”は独立して脂肪族基、芳香族基、脂環
式基、置換脂肪族基、置換芳香族基及び置換脂環式基から構成される群から選択
され、但し−NRR’は−NR”R’”と異なり、P1を含む反復単位とP2を含
む反復単位の和は、P1を含む反復単位とP2を含む反復単位とP3反復単位の和
の2〜約90%であり、P1を含む反復単位の数はP1を含む反復単位とP2を含
む反復単位の数の和の約5〜約95%であり、但しP1を含む反復単位とP2を含
む反復単位の数は、P1を含む反復単位とP2を含む単位反復とP3反復単位の数
の和の各々少なくとも1%である)の反復単位を含むポリアミン。
48.P1を含む反復単位とP2を含む反復単位の和がP1を含む反復単位とP2を
含む反復単位とP3反復単位の和の約10〜約85%である請求項47に記載の
ポリアミン。
49.前記置換脂肪族、置換芳香族及び置換脂環式基の置換基が、
(式中、R1、R2、R3、R5及びR6は独立して水素、脂肪族基、芳香族基及び
脂環式基から構成される群から選択され、但しR1及びR2の少なくとも一方とR5
及びR6の少なくとも一方は水素以外のものであり、R4は脂肪族基、芳香族基
及び脂環式基から構成される群から選択され、mは0〜4の整数であり、nは1
〜7の整数である)及びその混合物から構成される群から選択される請求項47
に記載のポリアミン。
50.前記ポリアミンが式:
の反復単位を本質的に含まない請求項47に記載のポリアミン。[Procedure of Amendment] Article 184-8 of the Patent Act
[Submission date] January 4, 1996
[Correction contents]
U.S. Pat. No. 4,657,984 discloses ruthenium or rhodium phosphite as a catalyst.
Polymer from carbon monoxide, hydrogen, polymeric olefins and secondary amines using
A method of making a poly (tertiary amine) is disclosed. This patent identifies these
The use of a catalyst facilitates the reaction, and thus the functionality of the internal and vinyl olefin groups.
It has been promoted.
European Patent Application 0,603,146 describes functional group density control poly (secondary amine) and
And its manufacturing method. The secondary amine is a polymer containing olefinic unsaturation.
-Catalyzed hydroformylation followed by reductive amination
Is done.
As described above, there are various conventional techniques for producing the polymer second and third polyamines.
Reaction of vinyl olefin with internal olefin under various conditions using various catalysts
It teaches the resulting aminomethylation reaction. However, conventional aminomethylation techniques
The technique depends on the degree of functionalization of the polyaldehyde or the polyamine produced from the polyaldehyde.
No teaching on how to control functional group density, especially the amount of various amine pendant groups
Since these reactions do not
It is significantly different from the reaction sequence of amination.
Using milder reaction conditions, the result was a controlled amount of pendant tertiary
Min and pendant secondary amine groups, or controlled amounts of two different pendants.
A polymer having a high density of functional groups containing a tertiary amine group is produced, and a polymer soluble in an organic solvent is produced.
Functional group density control polyamid containing residual reactive carbon-carbon double bonds to form mer
It would be highly desirable if a method of manufacturing a battery could be realized.
In accordance with the present invention, a controlled amount of pendant tertiary amine groups and a controlled amount of peptide are provided.
A method for the preparation of secondary amines or polyamines containing different tertiary amine groups is provided.
The method comprises: (1) hydrogen and a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2)
Lucali metal borohydride
) In the presence of a controlled amount of pendant aldehyde groups under reductive amination conditions.
And a polyaldehyde containing a reactive carbon-carbon double bond is contacted with a primary secondary amine.
The ratio of the tertiary amine group to the reactive carbon-carbon double bond is
Poly (tertiary amine) essentially equal to the ratio of dehydrate groups to reactive carbon-carbon double bonds
Under conditions of hydroformylation in the presence of a hydroformylation catalyst.
Contacting a poly (tertiary amine) containing a reactive carbon-carbon double bond with carbon monoxide and hydrogen.
When touched, a porosity containing a controlled amount of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds.
Li (tertiary amine) generation step, and (1) hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation
Catalyst or (2) Alkali metal borohydride in the presence of reductive amination conditions.
A poly (tertiary amine) containing a controlled amount of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds.
) Is a primary amine or a secondary secondary amine.
Secondary amine groups or tertiary amines derived from secondary secondary amines by reaction with amines
Amount of aldehyde groups and reactive carbon with controlled ratio of groups to reactive carbon-carbon double bonds
Aldehyde groups in poly (tertiary amine) containing carbon-carbon double bond and reactive carbon-carbon
Producing a polyamine essentially equivalent to the ratio of elementary double bonds, but controlling
Poly (tertiary amine) containing a controlled amount of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds
Of the reductive amination of Pd with primary amines in the presence of alkali metal borohydrides.
When applied, the primary amine is a sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic primary amine or
It is an aromatic primary amine. In one embodiment, the reductive amination is the presence of carbon monoxide.
It is carried out below. In another aspect, the polyaldehyde has olefinic unsaturation.
Contacting the containing polymer with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a hydroformylation catalyst.
It is generated by In yet another embodiment, a controlled amount of aldehyde groups
And a polyaldehyde or poly (tertiary amine) containing a reactive carbon-carbon double bond
The amount of aldehyde groups in the product controls carbon monoxide and hydrogen consumption during hydroformylation.
Controlled by
Further in accordance with the present invention, a controlled amount of pendant third arm is provided.
Containing a controlled amount of pendant secondary amines or different tertiary amine groups with a min group
A method for producing a polyamine is provided, the method comprising: (1) hydrogen- and ruthenium-containing imine
Hydrogenation catalyst or (2) reductive amination in the presence of alkali metal borohydride
A controlled amount of pendant aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds under
Percentage of pendant aldehyde groups to be reductively aminated containing polyaldehydes
In a poly (tertiary amine) in contact with an amount of primary secondary amine dependent on
And the reactive carbon-carbon double bond of the tertiary amine group and the pendant aldehyde group
Ratio of the reactive carbon-carbon double bond to the pendant aldehyde group in polyaldedo
A controlled amount of pendant tertiary amine groups, controlled to be essentially equal to the ratio
Controlled amounts of pendant aldehyde groups and controlled amounts of reactive carbon-carbon double bonds.
And a step of producing poly (tertiary amine) containing hydrogen, and (1) hydrogen and ruthenium-containing iron.
Reductive amination in the presence of Min hydrogenation catalyst or (2) alkali metal borohydride
Contacting the poly (tertiary amine) with a primary amine or a secondary secondary amine under conditions,
Reactive carbon with a secondary amine group or a tertiary amine group derived from a secondary secondary amine-
The carbon double bond ratio is
The ratio of reactive carbon-carbon double bonds to the aldehyde groups in
And a reductive amination is an alkali metal borohydride.
Primary amine is a sterically hindered fat when carried out with a primary amine in the presence of
Group or alicyclic primary amine or aromatic primary amine. In one aspect, the return
Native amination is carried out in the presence of carbon monoxide. In another embodiment, polyal
Dehydrates polymers containing olefinic unsaturation in the presence of hydroformylation catalysts.
It is produced by contacting with carbon monoxide and hydrogen. In another aspect
The functional group density of polyaldehyde, that is, in a polymer containing olefinic unsaturation
The mole percentage of carbon-carbon double bonds hydroformylated to aldehyde groups is
It is controlled by controlling the consumption of carbon monoxide and hydrogen during Droformylation.
Further in accordance with the present invention, a controlled amount of pendant tertiary amine groups and a controlled amount of
A method of making a polyamine comprising pendant secondary amine groups of is provided, the method comprising:
(1) Hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal borohydride
Controlled amount of pendant aldehyde groups in the presence of halides under reductive amination conditions
And a carbon-carbon double bond
Contacting the containing polyaldehyde, the first secondary amine and the primary amine to form a tertiary amine.
Of the total number of amine groups and secondary amine groups and the ratio of reactive carbon-carbon double bonds are polyaldehydes.
In the poly (secondary group) essentially equal to the ratio of the aldehyde groups in the reactive carbon-carbon double bond
/ Tertiary amine).
Detailed description of the invention
The first aspect of the present invention is a controlled amount of pendant tertiary amine groups with a controlled amount.
For the production of polyamines containing a quantity of pendant secondary amines or different tertiary amine groups
Regarding the method, the method comprises: (a) (1) hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or
(2) Controlled under reductive amination conditions in the presence of alkali metal borohydride
Polyaldehyde containing a quantity of pendant aldehyde groups and a reactive carbon-carbon double bond
Contacting the primary amine with the secondary amine to react with the tertiary amine group and the reactive carbon-carbon double bond.
The ratio of s is essentially dependent on the ratio of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds in the polyaldehyde.
To produce a poly (tertiary amine) which is substantially equal to (b) a hydroformylation catalyst
Poly (containing a reactive carbon-carbon double bond under hydroformylation conditions in the presence of
3 amines) with carbon monoxide and hydrogen to produce a controlled amount of aldehyde groups and
And a poly (tertiary amine) containing a reactive carbon-carbon double bond, (c
) (1) Hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal borate
Controlled amount of aldehyde groups and reaction under reductive amination conditions in the presence of hydride
A poly (tertiary amine) containing a reactive carbon-carbon double bond as a primary amine
From a secondary amine group or secondary secondary amine by reacting with a secondary amine group or a secondary secondary amine.
The ratio of derivatized tertiary amine groups and reactive carbon-carbon double bonds is controlled by the amount of alkanes.
Aldehy in a poly (tertiary amine) containing a dehydration group and a reactive carbon-carbon double bond
A step of producing a polyamine having essentially the same ratio of reactive groups to reactive carbon-carbon double bonds
And a reductive amination of (c) in the presence of an alkali metal borohydride.
When practiced with a primary amine, the primary amine is a sterically hindered aliphatic or
It is an alicyclic primary amine or an aromatic primary amine.
According to the method of the first aspect of the present invention, the polyaldehyde of (a) is olefinic.
Polymers containing unsaturation were treated with carbon monoxide and hydrogen in the presence of hydroformylation catalysts.
It is generated by bringing them into contact. In addition, the reductive amination involves hydrogen and ruthenium.
When carried out in the presence of an imine-containing hydrogenation catalyst, the reducing reductive of (a) or (c)
The amination can optionally be carried out in the presence of carbon monoxide. During reductive amination
When carbon monoxide is present, the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen is less than about 0.15: 1,
Preferably less than about 0.1: 1, optimally less than about 0.05: 1.
A second aspect of the invention is a controlled amount of pendant tertiary amine groups and a controlled amount of
Of pendant secondary amines or polyamines containing different tertiary amine groups
(A) (1) hydrogen and a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst, or
2) Controlled amount under reductive amination conditions in the presence of alkali metal borohydride.
Containing pendant aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bond
Of the first amount depending on the percentage of pendant aldehyde groups to be reductively aminated.
The pendant tertiary amine group in the poly (tertiary amine) by contact with the secondary amine of
And the pendant aldehyde group and the ratio of reactive carbon-carbon double bond
Essentially equal to the ratio of pendant aldehyde groups in the and reactive carbon-carbon double bond
So that a controlled amount of pendant tertiary amine groups, a controlled amount of pendan
Poly (3rd group) containing a trialdehyde group and a controlled amount of reactive carbon-carbon double bonds.
(B) (1) hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst;
(A) under reductive amination conditions in the presence of a medium or (2) an alkali metal borohydride.
Contacting the poly (tertiary amine) of (1) with a primary amine or a secondary amine,
Induced from amine group or secondary secondary amine
The ratio of the introduced tertiary amine group to the reactive carbon-carbon double bond is (a) poly (tertiary amine).
The ratio of reactive carbon-carbon double bonds to aldehyde groups in
The step of producing an amine, provided that the reductive amination of (b) is
When carried out with a primary amine in the presence of a hydride, the primary amine is
Physically impaired aliphatic or alicyclic primary amine or aromatic primary amine.
According to the method of the second aspect of the invention, the polyaldehyde is olefinically unsaturated.
Of a polymer containing carbon with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a hydroformylation catalyst.
It is generated by In addition, the reductive amination of (a) or (b) with hydrogen
When carried out in the presence of a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst, the reductive amino
The conversion can optionally be carried out in the presence of carbon monoxide. Monoxide during reductive amination
When carbon is present, the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen is less than about 0.15: 1, preferably
Or less than about 0.1: 1, optimally less than about 0.05: 1.
A third aspect of the invention is a controlled amount of pendant tertiary amine groups and a controlled amount of
And a method for producing a polyamine containing pendant secondary amine groups of
) (1) Hydrogen
In one aspect, the polyaldehyde can be recovered prior to reductive amination. Poly
When recovering the aldehyde, it can be recovered by any conventional recovery method.
For example, when carrying out the hydroformylation reaction in the presence of a solvent (for example, toluene),
Reduce the amount of solvent in the reaction mixture and slowly add methanol while stirring the mixture.
And the polyaldehyde is precipitated. The polymer is then recovered and reconstituted in the original solvent.
Dissolve and reprecipitate with methanol. In this way, the purified polyaldehyde is recovered.
be able to.Reductive amination
Reductive amination is carried out in a suitable solvent in the presence of a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst.
Reacting the polyaldehyde with a primary secondary amine and hydrogen at
Reacting the polyaldehyde with a primary and secondary amine in the presence of a polymetal borohydride.
It is carried out by Poly (tertiary amine) produced by the method of the present invention
Has a ratio of tertiary amine groups to reactive carbon-carbon double bonds in aldehydes in polyaldehydes.
Essentially equal to the ratio of hydrido groups to reactive carbon-carbon double bonds.
Poly (3rd order) containing a controlled amount of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds.
The reductive amination of
The poly (tertiary amine) was reacted with a poly (tertiary amine) in a suitable solvent in the presence of a hydrogen-containing imine catalyst.
Reacting with a primary amine or secondary secondary amine and hydrogen, or alkali metal borohydride
The poly (tertiary amine) in the presence of hydride to a primary amine or a secondary amine
Is carried out by reacting with alkali metal borohydride.
When carried out with a primary amine in the presence of a halide, the primary amine is sterically hindered.
It is an aliphatic or alicyclic primary amine or an aromatic primary amine. In the method of the present invention
The polyamines produced by are derived from secondary amine groups or secondary secondary amines.
Amount of aldehyde groups with controlled ratio of tertiary amine groups to reactive carbon-carbon double bonds
And an aldehyde group in a poly (tertiary amine) containing a reactive carbon-carbon double bond.
Essentially equal to the ratio of reactive carbon-carbon double bonds.
The functional group density of the polyamine and / or poly (tertiary amine) depends on the polyaldehyde and
And / or the functional group density of the aldehyde groups in the poly (tertiary amine). Therefore
, The functional group density of the polyamine is the total pendant amine functional group density
Carbon in Polymers Containing Olefinic Unsaturation Used to Make Dehydrates-
Based on carbon double bond level
Then, it can be easily controlled to be in the range of 2 mol% to about 90 mol%.
Therefore, the total pendant amine functional group density in the polyamine is
2 mol% to about 90 mol%, preferably depending on the specific functional group density desired.
It can be any value in the range of about 10 mol% to about 85 mol%. First in polyamines
The functional group density of pendant tertiary amine groups derived from the secondary amine of
About 5 to about 95% of the functional groups of the amines, but derived from the primary and secondary amines.
The functional group density of the pendant tertiary amine group is at least 1 mol%,
Of secondary amine groups or pendant tertiary amine groups derived from secondary secondary amine groups
The functional group density is at least 1 mol%. Therefore, the total pendant amine functional group
Is derived from pendant secondary amine groups or secondary amines in polyamines
Derived from the functional group density of the pendant tertiary amine groups.The scope of the claims
1. A controlled amount of pendant tertiary amine groups and a controlled amount of pendant secondary amine groups.
A process for the preparation of a polyamine containing amines or different tertiary amine groups, the method comprising:
(A) (1) hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal phosphide
C. A controlled amount of pendant aldene under reductive amination conditions in the presence of hydride.
A polyaldehyde containing a hydrido group and a reactive carbon-carbon double bond is used as a primary secondary amine.
And the ratio of the tertiary amine group to the reactive carbon-carbon double bond is adjusted to
The poly (essentially equal to the ratio of the aldehyde groups in the hydride and the reactive carbon-carbon double bonds
Generating a tertiary amine).
(B) reactive carbon under hydroformylation conditions in the presence of a hydroformylation catalyst
Contacting said poly (tertiary amine) containing carbon double bonds with carbon monoxide and hydrogen
, Poly (3rd group) containing a controlled amount of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds.
Amine) production step,
(C) (1) Hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal phosphate
A controlled amount of aldehyde groups under reductive amination conditions in the presence of hydride and
Reactive carbon-
The poly (tertiary amine) containing a carbon double bond is replaced with a primary amine or a secondary amine.
Reacting with a secondary amine group or a tertiary amine derived from said secondary secondary amine.
The ratio of reactive groups to reactive carbon-carbon double bonds is controlled by a controlled amount of aldehyde groups and reaction.
Reactive with aldehyde groups in the poly (tertiary amine) containing a reactive carbon-carbon double bond
Forming said polyamine which is essentially equal to the ratio of carbon-carbon double bonds.
However, the reductive amination of (c) is carried out in the presence of an alkali metal borohydride.
When practiced with a monoamine, the primary amine is a sterically hindered aliphatic or
Is an alicyclic primary amine or aromatic primary amine.
2. The first secondary amine and the second secondary amine are of the formula RR'NH (wherein R
And R'independently represent an aliphatic group, an aromatic group, an alicyclic group, a substituted aliphatic group or a substituted aromatic group.
Selected from the group consisting of a group and a substituted alicyclic group, provided that
The first secondary amine and the second secondary amine are different from each other and the primary amine has the formula
RNH2The method according to claim 1, which is represented by the formula: wherein R is as defined above.
.
3. The substituent on the substituted aliphatic, substituted aromatic or substituted alicyclic group is
(Where R1, R2, RThree, RFiveAnd R6Are independently hydrogen, aliphatic groups, aromatic groups and
Selected from the group consisting of alicyclic groups, provided that R1And R2At least one of R andFive
And R6At least one of R is other than hydrogen, and RFourIs an aliphatic or aromatic group
And an alicyclic group, m is an integer of 0 to 4, and n is 1
Is an integer of ~ 7) and mixtures thereof.
The described method.
4. The method of claim 1, wherein the amine of (c) is the primary amine.
5. The method of claim 1, wherein the amine of (c) is the second secondary amine.
6. The total pendant amine functional group density of the polyamine is 2 mol% to about 90 mol.
%, The functionality of the pendant tertiary amine group derived from said first secondary amine
The group density is about 5 to about 95% of the total pendant amine functional group density, provided that
Pendant tertiary amine derived from secondary amine of 1
The functional group density of the min group is at least 1 mol%, and the pendant secondary amine group or
The functional group density of the pendant tertiary amine group derived from the second secondary amine is low.
The method according to claim 1, wherein the amount is at least 1 mol%.
7. The reductive amination of (a) or (c) is a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst
The method according to claim 1, which is carried out in the presence of
8. The ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst is triruthenium dodecacarbonyl.
The method of claim 7.
9. The reductive amination of (a) or (c) is carried out in the presence of an alkali metal borohydride.
The method according to claim 1, wherein the method is performed.
10. The alkali metal borohydride is NaBH (O2CCHThree)ThreeOr NaBHThreeC
The method according to claim 9, wherein N is N.
11. The reductive amination of (a) and (c) is carried out in the presence of carbon monoxide.
The method according to claim 7, wherein
12. The polyaldehyde of (a) comprises a polymer containing olefinic unsaturation.
Produced by contacting with carbon monoxide and hydrogen in the presence of Droformylation catalyst
The method of claim 1, wherein the method is performed.
13. The polymer containing olefinic unsaturation is polybutane
Selected from the group consisting of diene and poly (ethylene propylene diene monomer)
13. The method of claim 12 selected.
14. The amount of aldehyde groups in the polyaldehyde during the hydroformylation
The method according to claim 12, which is controlled by controlling the consumption of carbon monoxide and hydrogen.
Law.
15. The above-mentioned groups containing a controlled amount of aldehyde groups and reactive carbon-carbon double bonds.
The amount of aldehyde groups in the poly (tertiary amine) has been determined during the hydroformylation of (b).
The method of claim 1 controlled by controlling the consumption of carbon oxides and hydrogen.
16. Controlled amount of pendant tertiary amine group and controlled amount of pendant secondary
A method of making an amine or a polyamine containing different tertiary amine groups, the method comprising:
(A) (1) hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal phosphide
C. A controlled amount of pendant aldene under reductive amination conditions in the presence of hydride.
Reductive amination of polyaldehydes containing hydrido groups and reactive carbon-carbon double bonds.
Contacting with a percentage of primary and secondary amines depending on the percentage of pendant aldehyde groups to be
The pendant tertiary amine group and the pendant aldene in the poly (tertiary amine)
Hydr group
And the ratio of the reactive carbon-carbon double bond is equal to the pendant alde
Controlled to be essentially equal to the ratio of the hydrido group to the reactive carbon-carbon double bond.
A controlled amount of pendant tertiary amine groups, a controlled amount of pendant aldehyde groups and a controlled amount.
A step for producing a poly (tertiary amine) containing a controlled amount of reactive carbon-carbon double bonds
Floor and
(B) (1) hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal phosphate
(C) the poly (tertiary amine) of (a) under reductive amination conditions in the presence of hydride
With a primary amine or a secondary secondary amine to form a secondary amine group or the secondary amine
The ratio of the tertiary amine group derived from the secondary amine to the reactive carbon-carbon double bond is (a
) The ratio of the aldehyde groups in the poly (tertiary amine) to the reactive carbon-carbon double bond
Producing a polyamine essentially equal to
Primary amination was carried out with primary amines in the presence of alkali metal borohydrides.
The primary amine is a sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic primary amine or
The foregoing method which is an aromatic primary amine.
17. The first secondary amine and the second secondary amine are of the formula RR'NH (wherein
R and R'are independently an aliphatic group,
Consisting of aromatic group, alicyclic group, substituted aliphatic group, substituted aromatic group and substituted alicyclic group
Is selected from the group consisting of:
The two amines are different from each other and the primary amine is of the formula RNH2(In the formula, R has the same meaning as above.
17. The method of claim 16 represented by
18. The substituent on the substituted aliphatic, substituted aromatic or substituted alicyclic group has the formula:
(Where R1, R2, RThree, RFiveAnd R6Are independently hydrogen, aliphatic groups, aromatic groups and
Selected from the group consisting of alicyclic groups, provided that R1And R2At least one of R andFive
And R6At least one of R is other than hydrogen, and RFourIs an aliphatic or aromatic group
And an alicyclic group, m is an integer of 0 to 4, and n is 1
Is an integer of ~ 7) and mixtures thereof.
The method described in.
19. The method of claim 16, wherein the amine of (b) is the primary amine.
20. The method of claim 16, wherein the amine of (b) is the second secondary amine.
21. The total pendant amine functional group density of the polyamine is 2 mol% to about 90 mol%.
% Of the pendant tertiary amine group derived from said first secondary amine
The functional group density is about 5 to about 95% of the total pendant amine functional group density, provided that
The functional group density of the pendant tertiary amine group derived from the primary and secondary amines is low
Both are 1 mol% and are derived from the pendant secondary amine group or the secondary secondary amine.
The functional group density of the derived pendant tertiary amine groups is at least 1 mol%.
Item 16. The method according to Item 16.
22. The reductive amination of (a) or (b) is a ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst.
The method according to claim 16, which is carried out in the presence of a medium.
23. The ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst is triruthenium dodecacarbonyl.
23. The method of claim 22, wherein
24. The reductive amination of (a) or (b) is the presence of an alkali metal borohydride.
17. The method according to claim 16, which is performed ex situ.
25. The alkali metal borohydride is NaBH (O2C
CHThree)ThreeOr NaBHThree25. The method of claim 24, which is CN.
26. The reductive amination of (a) or (b) is carried out in the presence of carbon monoxide.
23. The method of claim 22, wherein
27. The polyaldehyde of (a) comprises a polymer containing olefinic unsaturation.
Produced by contacting with carbon monoxide and hydrogen in the presence of Droformylation catalyst
The method of claim 16, wherein the method is performed.
28. The polymers containing olefinic unsaturation include polybutadiene and poly (ethylene).
Len propylene diene monomer) according to claim 27 selected from the group consisting of
The described method.
29. The amount of aldehyde groups in the polyaldehyde during the hydroformylation
The method according to claim 27, which is controlled by controlling the consumption of carbon monoxide and hydrogen.
Law.
30. Controlled amount of pendant tertiary amine group and controlled amount of pendant secondary
A method for producing a polyamine containing an amine group, comprising:
(A) (1) hydrogen and ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst or (2) alkali metal phosphide
C. A controlled amount of pendant aldene under reductive amination conditions in the presence of hydride.
Hydro group and carbon
Contacting a polyaldehyde containing a carbon double bond, a primary secondary amine and a primary amine
The ratio of the number of tertiary amine groups and the number of secondary amine groups and the reactive carbon-carbon double bond.
Essentially depends on the ratio of the aldehyde group and the reactive carbon-carbon double bond in the polyaldehyde.
Producing a substantially equal poly (second / tertiary amine), said first second amine
The molar ratio of the amine and the primary amine is relative to the primary secondary amine and the primary amine.
Reactivity and desired control of pendant tertiary amine groups and pendant secondary amine groups
Depending on the amount of the reductive amination, in the presence of alkali metal borohydride.
When practiced, the primary amine is a sterically hindered aliphatic or cycloaliphatic primary amine.
Or a primary aromatic amine.
31. The first and second amines are of the formula RR'NH, where R and R'are independently
From aromatic groups, aromatic groups, alicyclic groups, substituted aliphatic groups, substituted aromatic groups and substituted alicyclic groups
Selected from the group consisting of), wherein the primary amine is of the formula RNH2(formula
31. The method according to claim 30, wherein R is as defined above.
32. The substituent on the substituted aliphatic, substituted aromatic or substituted alicyclic group has the formula:
(Where R1, R2, RThree, RFiveAnd R6Are independently hydrogen, aliphatic groups, aromatic groups and
Selected from the group consisting of alicyclic groups, provided that R1And R2At least one of R andFive
And R6At least one of R is other than hydrogen, and RFourIs an aliphatic or aromatic group
And an alicyclic group, m is an integer of 0 to 4, and n is 1
Is an integer of ˜7) and mixtures thereof.
The method described in.
33. The total pendant amine functional group density of the polyamine is 2 mol% to about 90 mol%.
% Of the pendant tertiary amine group derived from said first secondary amine
The functional group density is about 5 to about 95% of the total pendant amine functional group density, provided that
The functional group density of the pendant tertiary amine group derived from the primary and secondary amines is low
And the functional group density of the pendant secondary amine group is at least 1 mol%.
31. The method of claim 30, which is%.
34. The reductive amination is ruthenium-containing imine hydrogenation
31. The method according to claim 30, which is carried out in the presence of a catalyst.
35. The ruthenium-containing imine hydrogenation catalyst is triruthenium dodecacarbonyl.
35. The method of claim 34, wherein
36. A contract in which the reductive amination is carried out in the presence of an alkali metal borohydride.
The method according to claim 30.
37. The alkali metal borohydride is NaBH (O2CCHThree)ThreeOr NaBHThree
37. The method of claim 36, which is CN.
38. The reductive amination is carried out in the presence of carbon monoxide.
the method of.
39. The polyaldehyde of (a) comprises a polymer containing olefinic unsaturation.
Produced by contacting with carbon monoxide and hydrogen in the presence of Droformylation catalyst
31. The method of claim 30, wherein the method is performed.
40. The polymers containing olefinic unsaturation include polybutadiene and poly (ethylene).
40. A propylene propylene diene monomer) according to claim 39.
The described method.
41. The amount of aldehyde groups in the polyaldehyde during the hydroformylation
Controls carbon monoxide and hydrogen consumption
40. The method of claim 39 controlled by.
42. formula:
(In the formula, P1A repeating unit containing P and P2Repeating units containing
Representing a repeating unit of a polymer containing natively aminated olefinic unsaturation, PThree
Is the reaction of the same polymer containing olefinic unsaturation with reactive carbon-carbon double bonds.
R, R'and R "independently represent an aliphatic group, an aromatic group, an alicyclic group, or a unit.
Selected from the group consisting of substituted aliphatic groups, substituted aromatic groups and substituted alicyclic groups, P1
A repeating unit containing P and2The sum of repeating units containing1A repeating unit containing P and2Anti-including
Return unit and PThreeAbout 2 to about 90% of the sum of repeating units, P2The number of repeating units containing1
A repeating unit containing P and2About 5 to about 95% of the total number of repeating units including P1
A repeating unit containing P and2The number of repeating units containing1
A repeating unit containing P and2A repeating unit containing P andThreeAt least one of each of the number of repeating units
%) Of polyamines.
43. P1A repeating unit containing P and2Is the sum of repeating units containing1A repeating unit containing P and2To
Including repeating unit and PThree43. The about 42 to about 85% of the sum of repeating units.
Polyamine.
44. The substituted aliphatic, substituted aromatic and substituted alicyclic group substituents,
(Where R1, R2, RThree, RFiveAnd R6Are independently hydrogen, aliphatic groups, aromatic groups and
Selected from the group consisting of alicyclic groups, provided that R1And R2At least one of R andFive
And R6At least one of R is other than hydrogen, and RFourIs an aliphatic or aromatic group
And an alicyclic group, m is an integer of 0 to 4, and n is 1
Is an integer of ~ 7) and mixtures thereof.
The polyamine according to.
45. The polyamine has the formula:
43. The polyamine of claim 42 which is essentially free of repeating units of.
46. The polyamine has the formula:
43. The polyamine of claim 42 which is essentially free of repeating units of.
47. formula:
(In the formula, P1A repeating unit containing P and P2Repeating units containing
Representing a repeating unit of a polymer containing natively aminated olefinic unsaturation, PThree
Is the reaction of the same polymer containing olefinic unsaturation with reactive carbon-carbon double bonds.
Represents a subunit, and R, R ', R "and R'" are independently an aliphatic group, an aromatic group, or an alicyclic group.
Selected from the group consisting of formula groups, substituted aliphatic groups, substituted aromatic groups and substituted alicyclic groups
However, -NRR 'is different from -NR "R'", and1A repeating unit containing P and2Including
The sum of repeating units is P1A repeating unit containing P and2A repeating unit containing P andThreeSum of repeating units
2 to about 90% of P,1The number of repeating units containing1A repeating unit containing P and2Including
It is about 5 to about 95% of the total number of repeating units, provided that P1A repeating unit containing P and2Including
The number of repeating units is P1A repeating unit containing P and2Unit repeats including P andThreeNumber of repeating units
Of at least 1% of each of the above).
48. P1A repeating unit containing P and2Is the sum of repeating units containing1A repeating unit containing P and2To
Including repeating unit and PThree48. The sum of repeating units of about 10 to about 85% of claim 47.
Polyamine.
49. The substituted aliphatic, substituted aromatic and substituted alicyclic group substituents,
(Where R1, R2, RThree, RFiveAnd R6Are independently hydrogen, aliphatic groups, aromatic groups and
Selected from the group consisting of alicyclic groups, provided that R1And R2At least one of R andFive
And R6At least one of R is other than hydrogen, and RFourIs an aliphatic or aromatic group
And an alicyclic group, m is an integer of 0 to 4, and n is 1
Is an integer of ~ 7) and mixtures thereof.
The polyamine according to.
50. The polyamine has the formula:
48. The polyamine of claim 47 which is essentially free of repeating units of.
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